DEF0000554MA

DEF0000554MA - Method and device for casting magnesium or magnesium alloys

Info

Publication number: DEF0000554MA
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Meinerzhagen Rosenkranz (Westf.)
Original assignee: Otto Fuchs KG, Meinerzhagen (Westf.)
Publication date: 1951-03-15

Description

Es ist ein Verfahren zum ununterbrochenen Gießen (Stranggießen) von durch Walzen oder Pressen weiterzuverarbeitenden Barren oder Blöcken aus Leichtmetallegierungen bekannt, bei welchem das flüssige Metall in eine stehende, durch Flüssigkeit gekühlte Kokille mit einem kolbenartig ausgebildeten, beweglichen Boden eingegossen wird und wobei der Boden in dem Maße des Eingießens flüssiger Schmelze allmählich abwärts bewegt wird, sodaß schließlich aus dem unteren Ende der Kokille der erstarrte Gußblock heraustritt, während von oben her noch weiter zugegossen wird. Dieses üblicherweise als Wasserguß bezeichnete Verfahren fährt aber bei der Herstellung von Barren oder Blöcken aus Magnesium und Magnesiumlegierungen zu qualitativen Nachteilen. Das Magnesium besitzt nämlich von allen Gebrauchsmetallen die größte Affinität zu den Hauptbestandteilen (Stickstoff und Sauerstoff) der atmosphärischen Luft. Es müssen daher beim Schmelzen und Gießen des Magnesiums und seiner Legierungen weitgehende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden, um der Verbindung des Magnesiums mit Sauerstoff und Stickstoff zu begegnen. Dieses geschieht in bekannter Weise dadurch, dass die Schmelze während und nach dem Einschmelzen mit Salzgemischen behandelt wird, die aus Alkali- und Erdalkalichloriden mit Zusätzen von Fluoriden und Oxyden bestehen. Die Salze haben die Eigenschaft, die in der Schmelze befindlichen Oxyde, Nitride und die von der Gewinnung des Magnesiums herrührenden Chloride in sich aufzunehmen und die Schmelze auf diese Weise zu reinigen. Sie werden sowohl zum "Durchwaschen" als auch zum Abdecken der Schmelze benutzt, um den Zutritt der Luft zu dem flüssigen Metall zu verhindern.A method is known for the uninterrupted casting (continuous casting) of bars or blocks made of light metal alloys to be further processed by rolling or pressing, in which the liquid metal is poured into a standing, liquid-cooled mold with a piston-like, movable base and the base in The amount of pouring liquid melt is gradually moved downwards, so that finally the solidified ingot emerges from the lower end of the mold, while the pouring continues from above. However, this process, which is usually referred to as water casting, leads to qualitative disadvantages in the production of bars or blocks from magnesium and magnesium alloys. Of all the common metals, magnesium has the greatest affinity for the main components (nitrogen and oxygen) of the atmospheric air. Extensive precautionary measures must therefore be taken when melting and casting magnesium and its alloys in order to prevent the magnesium from combining with oxygen and nitrogen. This is done in a known manner in that the melt is treated with salt mixtures during and after melting, which consist of alkali and alkaline earth chlorides with additions of fluorides and oxides. The salts have the property of absorbing the oxides, nitrides and the chlorides from the extraction of the magnesium in the melt and cleaning the melt in this way. They are used both to "wash through" and to cover the melt in order to prevent air from reaching the liquid metal.

Da aber die spezifischen Gewichte der Schmelze und der Verunreinigungen (Oxyde, Nitride und Chloride des Magnesiums) nur sehr wenig verschieden sind, setzen sich die letzteren nur zögernd in der ruhenden Schmelze ab. Es besteht daher die Gefahr, daß die Verunreinigungen bei nicht genügend langem Abstehen in der Schmelze schwebend verharren oder, soweit sie sich abgesetzt haben, beim Kippen des Gießtiegels oder sonstigen Bewegungen der Schmelze vom Boden aufgewirbelt werden. Auch Salzreste von der Tiegelwand und von der Gießschnauze lösen sich leicht ab und gelangen beim üblichen Gießverfahren in das Gußstück, wo sie durch ihre hydroskopischen Eigenschaften zu Korrosionen Anlaß geben.But since the specific weights of the melt and the impurities (oxides, nitrides and chlorides of magnesium) differ very little, the latter are only reluctantly deposited in the static melt. There is therefore the risk that the impurities will remain floating in the melt if they do not stand out long enough or, if they have settled, will be whirled up from the bottom when the pouring pan is tilted or the melt moves in some other way. Salt residues from the crucible wall and from the pouring spout are also easily detached and get into the casting during the usual pouring process, where they give rise to corrosion due to their hydroscopic properties.

Um diesen Unzutäglichkeiten so weit wie möglich zu steuern, hat man ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem das Absitzen der Schmelze in der Kokille erfolgt, also in dem gleichen Gefäß, in welcher nachher die Erstarrung vor sich geht (sogenannten Tütengußverfahren). Die trotz aller Vorsichtsmaßnahmen in die Schmelze gelangenden Verunreinigungen und etwas ebenfalls vorhandene Salzreste sinken innerhalb einer Arbeitszeit von etwa 30-40 Minuten zu Boden und bilden dort einen Bodensatz, der mit der Schmelze erstarrt und sich als scharf abgegrenzte Schicht am Boden erstarrten Blockes zeigt. Diese Schicht wird dann abgeschnitten und es gelingt auf diese Weise, der weiteren Verarbeitung einen Block zuzuführen, der von Verunreinigungen (Oxyden, Chloriden, Nitriden, Salzresten), praktisch frei ist. Diesem qualitativen Vorteil des Tütengußverfahrens steht der wirtschaftliche Nachteil eines diskontinuierlichen Betriebes gegenüber.In order to control these inefficiencies as much as possible, a process has been proposed in which the melt is deposited in the mold, i.e. in the same vessel in which the solidification takes place afterwards (so-called cone casting process). The impurities that get into the melt despite all precautionary measures and some salt residues that are also present sink to the bottom within a working time of about 30-40 minutes and form a sediment there, which solidifies with the melt and appears as a sharply defined layer on the bottom of solidified blocks. This layer is then cut off and in this way it is possible to feed a block that is practically free of impurities (oxides, chlorides, nitrides, salt residues) for further processing. This qualitative advantage of the bag casting process is offset by the economic disadvantage of discontinuous operation.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Verfahren zum Gießen von Magnesium und seiner Legierungen zu schaffen, welches die Vorteile der beiden erwähnten Gießverfahren besitzt, ohne mit deren Nachteilen beheftet zu sein. Das Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Schmelze aus dem Gießtiegel vorzugsweise durch Kippen desselben zunächst in einen Absitztiegel gegossen wird, und daß sie anschließend, nach Absetzen der Verunreinigungen im Absitztiegel, aus diesem in die Kokille weitervergossen wird. Besonders vorteilhaft für die Durchführung des Verfahrens ist dabei, wenn der Absitztiegel in Ruhe bleibt und das Ausgießen aus demselben durch Überlaufen infolge Zufließens neuer Schmelze erfolgt. Der Absitztiegel wird dabei zweckmäßig in einem Warmhalteofen untergebracht, um unerwünschte Abkühlung der Schmelze zu vermeiden. Bei Durchführung dieses Verfahrens kann als Kokille eine solche mit Wasserkühlung und absenkbarem Boden verwendet werden.The object of the invention is now to create a method for casting magnesium and its alloys which has the advantages of the two casting methods mentioned without being associated with their disadvantages. The method according to the invention consists in that the melt from the pouring crucible is first poured into a settling pan, preferably by tilting it, and that it is then poured further into the mold after the impurities have settled in the pouring pan. It is particularly advantageous for the implementation of the method if the settling crucible remains at rest and the pouring out of the same takes place by overflowing due to the inflow of new melt. The sitting crucible is expediently placed in a holding furnace housed in order to avoid undesired cooling of the melt. When carrying out this process, a mold with water cooling and a lowerable bottom can be used as the mold.

Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die besondere Ausgestaltung des Absitztiegels. An einer vom Einguß möglichst weit entfernten Stelle desselben wird der Überlauf- oder mehrere Überläufe zum gleichzeitigen Gießen in mehrere Kokillen angeordnet. An den Ein- und Ausgußstellen werden vorteilhaft Abschirmungen vorgesehen, die über Spiegel der Schmelze hinausragen und die soweit in die Schmelze eintauchen, daß eine sanfte, den Absitzeffekt nicht beeinträchtigende Strömung in dem Gefäß zustande kommt.The invention also relates to the special design of the sitting crucible. The overflow or several overflows for simultaneous pouring into several molds are arranged at a point as far away as possible from the sprue. At the inlets and outlets, shields are advantageously provided which protrude above the level of the melt and which dip into the melt to such an extent that a gentle flow in the vessel that does not impair the settling effect occurs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.An embodiment of the invention is shown schematically in the drawing.

Die in dem Gießtiegel 1 enthaltene Schmelze gelangt durch Kippen des Gießtiegels 1 in einen Absitztiegel 2, der in einem Warmhalteofen 3 untergebracht ist. Am Absitztiegel 2 ist ein Überlauf 4 vorgesehen, aus welchem die Schmelze, sobald ihr Spiegel im Absitztiegel 2 genügend hoch gestiegen ist, austritt und in eine Rinne 5 gelangt. Die Rinne 5 mündet an der Eingußstelle einer mit Flüssigkeitskühlung 7 versehenen Kokille 6. Zu Beginn des Gießvorganges wird die Bodenöffnung der Kokille 6 mittels eines Verschlußstopfens 8 abgedichtet, der auf einem heb- und senkbaren Kolben 9 aufruht und mit dem Kolben 9 gehoben oder gesenkt werden kann. Kokille 6, Verschlußstopfen 8 und Kolben 9 sind in einem mit Flüssigkeit gefüllten Behälter 10 untergebracht, an dessen Wand eine Führung 11 für einen den Kolben 9 erfassenden Führungskörper 12 festgelegt ist.The melt contained in the pouring crucible 1 reaches a settling crucible 2 by tilting the pouring pan 1, which is housed in a holding furnace 3. An overflow 4 is provided on the settling crucible 2, from which the melt, as soon as its level in the settling crucible 2 has risen sufficiently high, emerges and enters a channel 5. The channel 5 opens at the pouring point of a chill 6 provided with liquid cooling 7. At the beginning of the casting process, the bottom opening of the chill 6 is sealed by means of a stopper 8, which rests on a piston 9 that can be raised and lowered and raised or lowered with the piston 9 can. The mold 6, the stopper 8 and the piston 9 are accommodated in a container 10 filled with liquid, on the wall of which a guide 11 for a guide body 12 engaging the piston 9 is fixed.

Die im Absitztiegel 2 sich befindende Schmelze wird in üblicher Weise mit Salzgemischen abgedeckt. Um zu vermeiden, daß Teile der Abdeckschicht beim Eingießen in den Absitztiegel 2 oder beim Ausgießen aus demselben in die Schmelze gelangen, sind an der Ein- und Ausgangsstelle vorzugsweise aus Blech bestehende Abschirmungen 13, 14 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende aus der Schmelze herausragen, um die Salzabdeckschicht von der Einguß- und Ausgußstelle fernzuhalten und die mit ihrem anderen Ende so weit in die Schmelze eintauchen, daß im Absitztiegel 2 eine sehr sanfte, den Absitzeffekt nicht beeinträchtigende Strömung zustande kommt.The melt in the settling crucible 2 is covered in the usual way with salt mixtures. In order to avoid that parts of the cover layer get into the melt when pouring into the settling crucible 2 or when pouring it out of the same, shields 13, 14 preferably made of sheet metal are provided at the entry and exit points, one end of which protrudes from the melt in order to keep the salt cover layer away from the pouring and pouring point and the other end of which is immersed so far into the melt that a very gentle flow, which does not impair the settling effect, occurs in the settling crucible 2.

Claims

1) A method for casting magnesium and magnesium alloys, characterized in that the melt from the melting or pouring crucible, preferably by tilting it, is first poured into an intermediate vessel (settling crucible) and that it is then, after the impurities have settled in the settling crucible, from this is further poured into the mold.

2) The method according to claim 1, characterized in that the pouring out of the immobile, expediently housed in a holding furnace is carried out by overflowing as a result of the inflow of new melt.

3) method according to cont. 1 or 2, characterized in that a mold with water cooling and a lowerable bottom is used as the mold.

4) Device for carrying out the Verfahrend according to claims 1-3, characterized in that one or more overflows for simultaneous pouring into several molds (6) are arranged at a point as far as possible from the sprue of the settling pan (2).

5) device according to cont. 4, characterized in that shields (13, 14) are arranged at the pouring-in and pouring-out points to keep away the salt mixture layer covering the liquid level in the settling pan (2).

6) device according to cont. 5, characterized in that the shields (13, 14), which are preferably made of sheet metal, are immersed so far into the melt that a low-speed flow, which does not impair the settling effect, occurs in the settling crucible (2).