DE974203C

DE974203C - Process for casting metal blocks with the exception of those made of light metals

Info

Publication number: DE974203C
Application number: DEV309D
Authority: DE
Inventors: Walter Dr-Ing Roth
Original assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Current assignee: Vereinigte Leichtmetallwerke GmbH
Priority date: 1936-09-09
Filing date: 1936-09-09
Publication date: 1960-10-13

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 13. OKTOBER 1960ISSUED OCTOBER 13, 1960

V 309 VI13ICV 309 VI13IC

BonnBonn

(Ges. v. 15. 7. 1951)(Ges. Of July 15, 1951)

Bei den zu Walz-, Preß- und Schmiedezwecken gegossenen Metallblöcken ist außer einem feinen Korn und einer sauberen Oberfläche ein Guß anzustreben, welcher frei von Seigerungen, Lunkern und Einschlüssen ist. Um dies zu erreichen, sind einmal ein ruhiges Gießen und zum anderen eine möglichst rasche Erstarrung, letztere von unten nach oben, am günstigsten. Mit den bisher bekannten Gießverfahren gelangt man nicht vollkommen zum Ziel. Durch Erhöhung der Wandstärke bei gußeisernen Kokillen und selbst durch Anwendung wassergekühlter Gießformen läßt sich die Erstarrungsgeschwindigkeit nur bis zu einer gewissen Grenze steigern, da der verhältnismäßig große Wärmeübergangswiderstand zwischen Block und Kokille hierbei stets vorhanden bleibt. Der Forderung, die Erstarrung in einer aufsteigenden Erstarrungsfront verlaufen zu lassen, sucht ein anderes Verfahren dadurch gerecht zu werden, daß die mit dem flüssigen Metall gefüllte, dünnwandige Kokille unten durch ein Kühlmittel gekühlt und gleichzeitig oben durch eine Beheizung warmgehalten wird. Das Ziel, möglichst ruhig ohne freien Gießstrahl und damit ohne störende Bewegung des erstarrenden MetallsIn the case of the metal blocks cast for rolling, pressing and forging purposes, there is one fine one Grain and a clean surface to strive for a casting that is free from segregation, voids and Inclusions is. In order to achieve this, on the one hand a calm pouring and on the other hand one as possible rapid solidification, the latter from bottom to top, most favorable. With the previously known casting process one does not reach the goal completely. By increasing the wall thickness of cast iron Chill molds and even by using water-cooled casting molds, the rate of solidification can only be achieved up to a certain limit increase, as the relatively large heat transfer resistance between the ingot and the mold always remains present. The demand for freezing in an ascending front of freezing to let run, another process seeks to do justice to the fact that the one with the liquid Metal-filled, thin-walled mold cooled by a coolant at the bottom and at the same time at the top is kept warm by heating. The goal, as calmly as possible without a free pouring stream and thus without disturbing movement of the solidifying metal

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in der Kokille und ohne Abreißen des »Oxydschlauches« zu gießen, was besonders bei Leichtmetallen von großer Wichtigkeit ist, wird durch ein anderes bekanntes Verfahren weitgehend erreicht. Hier wird die Gießrinne durch einen in der Kokille befindlichen senkrechten Schlitz in den unteren Teil derselben eingeführt und der Schlitz unter der Rinne in dem Maße, wie sich die Gießform mit dem flüssigen Metall füllt und die Rinne sich hebt bzw. ίο die Gießform absinkt, mit eisernen Segmentstücken verschlossen. Nach einem anderen Vorschlag wird das kontinuierliche Gießen eines Metallstranges unter Verwendung einer gekühlten Gießform beschrieben, wobei das flüssige Metall fortlaufend durch einen Heber in die Kokille eingeführt und der in der Kokille erstarrte Metallstrang durch ein Walzenpaar unten aus der Kokille herausgezogen wird. Dabei wird die Gießform während des Gießens eine bestimmte Strecke mit gleicher Geschwindigkeit wie der Strang verschoben und alsdann mit erhöhter Geschwindigkeit in die Anfangslage zurückbewegt.to pour in the mold and without tearing off the "oxide hose", which is especially true for light metals is of great importance is largely achieved by another known method. Here the casting channel is inserted into the lower part through a vertical slot in the mold the same introduced and the slot under the channel to the extent that the mold with the liquid metal fills and the channel rises or ίο the casting mold sinks, with iron segment pieces locked. Another proposal is the continuous casting of a metal strand described using a cooled casting mold with the liquid metal continuously introduced into the mold through a lifter and the metal strand solidified in the mold through The pair of rollers is pulled out from the bottom of the mold. The mold is during the Pouring a certain distance at the same speed as the strand and then moved moved back to the starting position at increased speed.

Gegenstand eines älteren Rechtes ist eine Gießvorrichtung zum ununterbrochenen Gießen von Blöcken und ähnlichen Werkstücken aus Leichtmetall oder Leichtmetallegierungen, wobei die Gießvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus einer kurzen Kokille in Form eines Kühlringes, an den sich die Zone des Hauptwärmeentzuges durch direkte Kühlung unmittelbar anschließt, besteht. Dieses ältere Recht bezieht sich somit ausdrücklich nur auf das Gießen von Leichtmetallen.The subject of an earlier right is a pouring device for the continuous pouring of Blocks and similar workpieces made of light metal or light metal alloys, with the casting device is characterized in that it consists of a short mold in the form of a cooling ring which is immediately followed by the zone of main heat extraction through direct cooling. This earlier right therefore expressly relates only to the casting of light metals.

Alle für Metalle mit Ausnahme von Leichtmetallen bekannten Gießverfahren erfüllen jeweils nur einen Teil der eingangs beschriebenen Forderungen. In der vorliegenden Erfindung sind nun die Vorteile aller der angeführten Verfahren vereinigt. Dabei wird außerdem eine Abkühlungsgeschwindigkeit erzielt, wie sie bisher mit Ausnahme für Leichtmetalle noch in keinem Falle erreicht worden ist. Gegenstand der Erfindung ist demnach ein Verfahren zum Gießen von Metallblöcken mit Ausnahme solcher aus Leichtmetallen in Längen, die von der Höhe der Kokille unabhängig sind, unter Einhaltung einer konstanten Entfernung zwischen Gießoberfläche und Gieß rinne und unter Absenkung des auf dem Formboden stehenden erstarrenden Blocks während des Gießens, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit so groß und die Gießform so kurz ist, daß der an ihrem unteren Ende austretende Block lediglich in einer für die Erhaltung der Form des Blocks ausreichenden Randzone erstarrt ist und nun unmittelbar nach dem Austritt aus der Kokille durch direkte Berührung mit flüssigen Kühlmitteln völlig zur Erstarrung gebracht wird. Hierbei kann die Kühlung in der Weise geschehen, daß der Formboden mit dem die Kokille verlassenden Blockteil unmittelbar in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht wird. Man kann aber auch so vorgehen, daß die Kühlung des nur äußerlich eben erstarrten Blockes durch Aufspritzen einer Kühlflüssigkeit, z. B. Wasser, erfolgt.All casting processes known for metals with the exception of light metals meet in each case only part of the requirements described at the beginning. In the present invention, the Advantages of all of the listed procedures combined. There is also a cooling rate achieved in a way that has not yet been achieved in any case, with the exception of light metals. The invention accordingly relates to a method for casting metal blocks with the exception those made of light metals in lengths that are independent of the height of the mold, with compliance a constant distance between the casting surface and casting channel and lowering the solidifying blocks standing on the bottom of the mold during casting, characterized in that the casting speed is so great and the mold is so short that the exiting at its lower end Block merely solidified in a marginal zone that is sufficient to maintain the shape of the block is and now immediately after exiting the mold through direct contact with liquid coolant is completely solidified. The cooling in the way happen that the mold bottom with the block part leaving the mold directly is immersed in a cooling liquid. But you can also proceed in such a way that the cooling the only externally just solidified block by spraying a coolant, z. B. water, he follows.

Das Wegfallen der äußeren Wandung, solange der größere Teil des Querschnitts noch flüssig ist, ermöglicht eine direkte Berührung zwischen Gußmetall und Kühlmittel. Bei der unmittelbaren Berührung des Metallblockes mit dem Kühlmittel fallen die Wärmeübergangswiderstände praktisch fort, und man erhält eine Kühlwirkung, wie sie bisher noch nicht erreicht werden konnte. Dadurch wird (außer in der kleinen bereits erstarrten Randzone) eine Erstarrung von unten nach oben bewirkt. Der Block wird dicht und feinkörnig, Seigerung und Lunker werden weitgehender unterdrückt als bei den bisherigen Verfahren. Da die Gießform sehr kurz ist, kann man ohne freien Gießstrahl gießen. Spritzer und Kaltschweißstellen an der Blockoberfläche werden vermieden. Eine etwaige Beschädigung der Kokillen-Innenwand durch schiefen Gießstrahl ist hier vollkommen ausgeschlosssen. Gleichzeitig lassen sich so beliebig lange Blöcke gießen und dadurch Verluste, die durch das bei manchen Metallblöcken übliche Abschneiden des »verlorenen Kopfes« entstehen, auf ein Mindestmaß herabsetzen.The omission of the outer wall as long as the greater part of the cross section is still liquid, enables direct contact between cast metal and coolant. With immediate contact of the metal block with the coolant, the heat transfer resistance practically falls continues, and you get a cooling effect that could not be achieved before. Through this a solidification from bottom to top is effected (except in the small, already solidified edge zone). The block becomes dense and fine-grained, segregation and voids are suppressed to a greater extent than in the previous procedures. Since the mold is very short, you can do without a free pouring stream to water. Splashes and cold welds on the block surface are avoided. Any Damage to the inner wall of the mold due to an oblique pouring stream is completely excluded here. At the same time, blocks of any length can be poured and thus losses caused by the Some metal blocks are cut off the "lost head" to a minimum reduce.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es möglich, die Erstarrungsfront des Metalls durch Kombination der Abkühlung und einer Beheizung des oberen Teiles der Gießform zu verkürzen. Der Block kann infolge seines Eigengewichtes aus der Gießkokille austreten.In a further embodiment of the invention, it is possible to use a combination of the solidification front of the metal to shorten the cooling and heating of the upper part of the mold. Of the Block can emerge from the casting mold due to its own weight.

Bei einer zur Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeigneten Gießkokille wird zweckmäßig die Höhe der Kokille nicht größer als ihre lichte Weite gehalten. Hierbei kann man auch die Weite der Kokille sich nach unten schwach vergrößernd ausbilden, was im übrigen auch hinsichtlich des Gießens von Leichtmetall gilt und für diesen Fall im Schutzumfang des Patentes liegt. Zweckmäßig werden unterhalb der Kokille mit Spritzlöchern versehene Rohre angeordnet, durch die das Kühlmittel gegen den erstarrenden Gußblock gespritzt wird.In the case of a casting mold suitable for carrying out the method according to the invention, it is expedient the height of the mold was not kept greater than its clear width. Here you can also use the The width of the mold grows slightly downwards, which is also the case with regard to the rest of the casting of light metal applies and in this case is within the scope of protection of the patent. Pipes provided with injection holes are expediently arranged below the mold, through which the coolant is injected against the solidifying ingot.

In Abbildungen ist das Verfahren bildlich dargestellt. Sowohl Abb. 1 wie Abb. 2 zeigen einen senkrechten Schnitt durch eine Gießvorrichtung, wie sie zur Ausübung des Verfahrens geeignet ist. Hierbei bedeutet α die Kokillenwandung einer einfachen Kokille, c ist das Gußmetall, welches mittels des versenkbaren Bodens b langsam nach unten abgesenkt werden kann. Dieser Boden bildet ursprünglich den Abschluß der Kokille a, senkt sich aber mit Hilfe des Stempels d, der durch eine bekannte, im einzelnen nicht näher bezeichnete Vorrichtung e bewegt werden kann, immer weiter ab. Durch die Gießrinne/ fließt das flüssige Metall in die Form nach. Durch Rohre g wird das Kühlmittel h zum. Teil schon gegen die Kokillenwand, hauptsächlich aber gegen den erstarrenden Gußblock c, schließlich auch noch zur Kühlung des Stempels d herangeführt.The process is illustrated in figures. Both Fig. 1 and Fig. 2 show a vertical section through a casting device, as it is suitable for practicing the method. Here, α means the mold wall of a simple mold, c is the cast metal, which can be slowly lowered down by means of the retractable base b. This bottom originally forms the end of the mold a, but is lowered further and further with the aid of the ram d, which can be moved by a known device e, not specifically designated in detail. The liquid metal flows through the pouring channel / into the mold. The coolant h is conveyed through pipes g to the. Partly already against the mold wall, but mainly against the solidifying ingot c, finally also brought up to the cooling of the punch d .

In Abb. 2 ist von vornherein eine doppelwandige wassergekühlte Kokille i vorgesehen, durch die das Kühlmittel h strömt. Außerdem ist der Behälter k vollkommen mit dem Kühlmittel gefüllt. Durch denIn Fig. 2, a double-walled water-cooled mold i is provided from the start, through which the coolant h flows. In addition, the container k is completely filled with the coolant. Through the

Boden senkt sich der Stempel d ab. In dieser Abbildung ist in den Gußblock c eine Linie ι gezeichnet, welche etwa die Trennungslinie zwischen flüssigem und festem Metall darstellt, m ist also der erstarrte Teil, η der noch flüssige des Gußblockes. Das Verfahren wird, wie aus dem Verlauf der Trennungslinie hervorgeht, so durchgeführt, daß ein möglichst großer Teil des Querschnitts beim Austritt aus der Kokille flüssig ist. Infolge der The punch d lowers at the bottom. In this figure, a line ι is drawn in the cast block c , which roughly represents the dividing line between liquid and solid metal, m is the solidified part, η the still liquid part of the cast block. As can be seen from the course of the dividing line, the process is carried out in such a way that the largest possible part of the cross section is liquid when it emerges from the mold. As a result of

ίο schnellen, durch die unmittelbare Berührung geförderten Wärmeentziehung erfolgt die Erstarrung nunmehr von unten nach oben.ίο fast, encouraged by direct contact Withdrawal of heat, solidification now takes place from bottom to top.

Abb. 3 zeigt schließlich eine Ausführungsform des Verfahrens, bei dem durch Kombination vonFinally, Fig. 3 shows an embodiment of the method in which by combining

is Abkühlung und Beheizung des oberen Teiles die Erstarrung noch mehr der Idealform angenähert ist. Hierbei bedeutet wiederum / die Gießrinne, a die Kokillenwandung, h das Kühlmittel, m den festen, η den flüssigen Teil des Blocks und / dieTrennungslinie. Durch die Rohrleitung ο wird hier jedoch ein Heizmittel p, z. B. Gas, zugeführt und hierdurch der obere Teil des Gußblockes beheizt. Der andersartige Verlauf der Trennungslinie, die sich nunmehr der idealen Horizontalen noch mehr annähert, zeigt die Änderung.If the upper part is cooled and heated, the solidification is even closer to the ideal shape. Here again / the casting channel, a the mold wall, h the coolant, m the solid, η the liquid part of the block and / the dividing line. Through the pipeline ο , however, a heating means p, z. B. gas, supplied and thereby heated the upper part of the cast block. The different course of the dividing line, which now approaches the ideal horizontal even more, shows the change.

Bei einigen Metallen neigt der gegossene Block dazu, anfangs mitunter in der Kokille steckenzubleiben. Diesem Nachteil kann man mit Erfolg dadurch begegnen, daß man die lichte Weite der Kokille nach unten ganz schwach vergrößert. Diese Maßnahme gilt auch für Leichtmetalle und gehört zum Gegenstand des Patentes. Auch ein dünnes Bestreichen der Kokilleninnenfläche mit einem Schmiermittel, z. B. Graphit, vor dem Gießen hat sich bewährt.With some metals, the cast ingot tends to get stuck in the mold initially. This disadvantage can be successfully countered by increasing the clear width of the mold very slightly enlarged towards the bottom. This measure also applies to light metals and belongs the subject of the patent. Also a thin coating of the inner surface of the mold with a Lubricants, e.g. B. graphite, before pouring has been proven.

Der Unterschied zwischen dem Bekannten und der vorliegenden Erfindung ist unter anderem folgender: Danach wird der Strang (es handelt sich hier nur um dünne Metallstränge) mittels eines Walzenpaares aus der Kokille herausgezogen, wobei sich die Kokille abwechselnd auf und ab bewegt. Eine Kühlung ist nur innerhalb der Kokille vorhanden. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen sinkt der Block hauptsächlich vermöge seines eigenen Gewichtes nach unten aus der in Ruhe befindlichen Kokille heraus. Die Hauptwärmeabführung tritt erst durch die innige Berührung zwischen Block und Kühlmittel ein, nachdem der Block die Kokille verlassen hat. Nur dadurch wird es überhaupt ermöglicht, Blöcke größeren Querschnittes zu gießen und die gewünschte Erstarrung von unten nach oben zu begünstigen.The difference between the known and the present invention is, among others, as follows: Then the strand (these are only thin metal strands) by means of a The roller pair is pulled out of the mold, the mold alternately moving up and down. Cooling is only available within the mold. In the present invention, however If the block sinks downwards from the one at rest, mainly because of its own weight Mold out. The main heat dissipation occurs only through the intimate contact between Block and coolant on after the block has left the mold. This is the only way to make it at all enables blocks of larger cross-section to be cast and the desired solidification of favor bottom up.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Method of casting metal blocks with the exception of those made of light metals in Lengths that are independent of the height of the mold, while maintaining a constant distance between the casting surface and casting channel and lowering the on the mold bottom standing solidifying blocks during casting, characterized in that the casting speed so big and the mold are so short that the one exiting at its lower end Block only in an edge zone that is sufficient to maintain the shape of the block has solidified and now immediately after exiting the mold through direct contact is completely solidified with liquid coolants.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the mold bottom with the block part leaving the mold is immersed directly in a cooling liquid.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the cooling of the only externally just solidified block by spraying a cooling liquid, e.g. B. water takes place.

4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that by combination the cooling and heating of the upper part of the casting mold shortens the solidification front will.

5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that the block as a result its own weight emerges from the casting mold.

6. Casting mold for performing the method according to claims 1 to 5, characterized in that that the height of the mold is not greater than its clear width.

7. Casting mold for performing the method according to claims 1 to 5 or claim 6, also for light metal, characterized in that its width is downwards slightly enlarged.

8. Casting mold according to claims 6 and 7, but not for light metal, characterized by pipes (g) provided with injection holes through which the coolant Qi ) is sprayed against the solidified cast block (c).

Considered publications:

German patent specifications No. 51 217, 84 122,
205, 668 534, 678 534;

Austrian Patent No. 52679;

French Patent No. 394 099;

U.S. Patents Nos. 944,370, 1,385,595,
ι 503 479, ι 868 099.

Legacy Patents Considered:
German Patent No. 678 534.

1 sheet of drawings