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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 9. Oktober 1937 Bekanntgemacht am 1. März 1956Registration date: October 9, 1937. Advertised on March 1, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Es ist vorgeschlagen worden, aber nicht Stand der Technik, Legierungen-dadurch herzustellen, daß die einzelnen Metallkomponenten in getrennten Zufühirungslekungen der Guß form zugeführt werden und diesen so· hergestellten Legierungen noch andere der Behandlung des Gießgutes dienende Stoffe während, des Gießprozesses zuzuführen.It has been suggested, but not prior art, to manufacture alloys by the individual metal components are fed to the casting mold in separate feed ducts and these alloys produced in this way as well as other substances used to treat the cast material during the casting process.

Die vorliegende Erfindung knüpft an dieses Verfahren an und ist dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Legierungskomponenten in flüssigem Zustand vergossen werden und die restlichen Legierungskomponenten in festem Zustand, z. B. als Drähte, Stäbe, Körner, Pulver od. dgl., während des fortlaufenden Gießprozesses zugeführt werden.The present invention is based on this method and is characterized in that a or several alloy components are cast in the liquid state and the remaining alloy components in solid state, e.g. B. as wires, rods, grains, powder od. Like., Are supplied during the continuous casting process.

Es -ist bekannt, daß die Erzeugung einer feinen Gußstruktur dadurch gefördert werden kann, daß der erstarrenden Schmelze ein Impfstoff zugeführt wird. Dieser Impfstoff kann z. B. in Form von Draht in die Schmelze gebracht werden, und zwar wurde bisher so verfahren, daß als Impfstoff ein Draht verwendet wurde, der aus derselben Legierung bestand wie die Schmelze oder aber aus dem Grundmetall der betreffenden Legierung. Die absolut gleichmäßige Zuführung des Drahtes bei einemIt is known that the production of a fine cast structure can be promoted in that a vaccine is added to the solidifying melt. This vaccine can e.g. B. in the form of Wire can be brought into the melt, and so far has been so proceeded that as a vaccine Wire was used, which consisted of the same alloy as the melt or from the Base metal of the alloy in question. The absolutely even feeding of the wire with one

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normalen Blockguß machte hierbei Schwierigkeiten, da die Erstarrung des ganzen Gusses nicht gleichmäßig vor sich ging und somit auch die Wirkung des Impfstoffes ungleichmäßig werden mußte. Bei den bekannten kontinuierlichen Gießverfahren sind diese Schwierigkeiten behoben, denn der Guß erstarrt gleichmäßig, und es besteht immer ein und derselbe flüssige Gießkopf. Wenn also dafür gesorgt 'wird, daß alle Bedingungen für eine gleich-normal ingot casting made difficulties here, since the solidification of the entire cast was not uniform went on and thus the effect of the vaccine had to become uneven. at The known continuous casting process eliminates these difficulties because the cast solidifies evenly, and there is always one and the same liquid watering head. So if that's taken care of 'it becomes that all conditions for an equal

to mäßige Gießgeschwindigkeit eingehalten werden, dann ist es auch möglich, eine immer gleichmäßige Impf wirkung dadurch zu erzielen, daß der Impfstoff dem gleichmäßig erstarrenden flüssigen Gießkopf in gleichmäßiger Geschwindigkeit bzw. Menge zugeführt wird. Neben dem Zweck, der Impfung zu dienen, kann nun . aber auch als Impfstoff eine Metallkomponente der Legierung gewählt werden,if a moderate casting speed is maintained, then it is also possible to use an always uniform one To achieve vaccination effect that the vaccine the uniformly solidifying liquid pouring head is supplied at a constant speed or amount. Besides the purpose of vaccination too can serve now. but also a metal component of the alloy can be selected as a vaccine,

, aus welcher der Gußkörper zum Schluß bestehen, from which the cast body finally consist

. soll. Solchermaßen zu verfahren ist dann besonders wertvoll, wenn es sich hierbei um Komponenten handelt, die im allgemeinen schwer in der übrigen Schmelze löslich sind oder infolge ihres spezifischen Gewichtes leicht zur Entmischung neigen, oder die sonst irgendwelche für die Erzielung eines gleiches mäßigen dichten Gusses .schädliche Wirkungen hervorrufen (z. B. umgekehrte Blockseigerung). Solche. Metallkomponenten können nunmehr ohne Mühe und in absolut gleichmäßiger Menge den übrigen Metalkomponenten im flüssigen Gießkopf zugesetzt werden und hierbei, da sie als feste Körper zugesetzt werden, gleichzeitig uhren Zweck als Impfstoffe erfüllen. ' . ' .. target. It is then special to proceed in this way valuable if these are components that are generally difficult to use in the rest Melt are soluble or as a result of their specific Weight tend to segregate easily, or otherwise any for the achievement of an equal moderate dense pouring. cause harmful effects (e.g. reverse block segregation). Such. Metal components can now easily and in an absolutely even amount the rest Metal components are added in the liquid watering head and here, since they are added as a solid body are also used as vaccines. '. '.

Um das Verfahren verständlicher zu machen, sei nachstehendes Beispiel gegeben: Es soll eine Gußplatte aus einer Aluminiumlegierung hergestellt werden mit 4% Cu, 0,5 % Mg, Rest Al. Hierzu wird eine Schmelze hergestellt aus 99,5 % Al und o,5¹VoMg und diese in flüssigem Zustand nach den bekannten kontinuierlichen Gießverfahren in eine Kokille vergossen. Der Querschnitt der Platte sei 100 χ 300 mm, die Gießgeschwindigkeit etwa 18 kg pro Minute, dann muß, um als Endresultat eine Legierung mit 4% Cu zu erhalten, dem flüssigen Gießkopf dauernd ein Kupferdraht von 3 mm Durchmesser mit einer Geschwindigkeit von 10 m/Min.To make the process easier to understand, the following example is given: A cast plate is to be produced from an aluminum alloy with 4% Cu, 0.5% Mg, the remainder Al. For this purpose, a melt is prepared from 99.5% Al, and o, 5 ¹ VoMg and this poured in the liquid state by the known continuous casting process in a mold. The cross-section of the plate is 100 χ 300 mm, the casting speed about 18 kg per minute, then in order to obtain an alloy with 4% Cu as the end result, a copper wire of 3 mm diameter at a speed of 10 m / Min.

oder bei 10 mm Kupferdraht mit einer Gesehwindig-or with 10 mm copper wire with a visual wind speed

. keit von 0,9 m/Min, zugeführt werden. Durch die Zuführung dieser Drahtmenge in den flüssigen Gießkppf wird dann erreicht: ein starker Wärmeentzug aus der Schmelze, dadurch eine rasche Erstarrung der Gesamtlegierung; Impfung der Schmelze, dadurch ein noch feineres Korn; Gegenwirkung und damit Verringerung bzw. gänzliche Aufhebung der Kräfte, welche die umgekehrte Blockseigerung !hervorrufen.. speed of 0.9 m / min. Through the This amount of wire is then fed into the liquid casting head: a strong extraction of heat from the melt, resulting in rapid solidification of the entire alloy; Vaccination of the Melt, thereby an even finer grain; Counteraction and thus reduction or complete Abolition of the forces which cause the reverse block segregation!

Zur Erklärung der zuletzt genannten Wirkung sei erwähnt, daß die umgekehrte Blockseigerung »ein während der Erstarrung metallischer Schmelzen ablaufender 'Verschiebungsvoirgang von Restschmelze nach Zonen erster Erstarrung ist«. Sie ,wirkt sich dahin aus, daß bei Legierungen, wie z. B. der vorerwähnten, im erstarrten Gußkörper der Kupfergehalt am Rande des Gußkörpers höher wird als in der Mitte des Gußkörpers. Wird nun, wie vorstehend beschrieben, das Cu erst kurz vor der Er- starrung der übrigen Schmelze zugegeben, dann kann bei richtig gewähltem Gußquerschnitt und richtig gewählten übrigen. Gießbedingungen der Erstarrungsprozeß so geregelt werden, daß im erstarrten Gußkörper die umgekehrte Blockseigerung 70 praktisch aufgehoben wird.To explain the last-mentioned effect, it should be mentioned that the reverse block segregation »a During the solidification of metallic melts, the displacement process of residual melt takes place after zones of initial solidification is «. It has the effect that in alloys such. B. the aforementioned, in the solidified cast body the copper content at the edge of the cast body is higher than in the center of the cast body. If, as described above, the Cu is only added shortly before the Rigidity of the rest of the melt is added, then with the correct casting cross-section and properly chosen rest. Casting conditions of the solidification process are regulated so that the solidified Cast body the reverse block segregation 70 is practically eliminated.

Im vorstehenden Beispiel wäre es auch möglich, als Draht eine Legierung aus Cu und Mg zuzuführen und als flüssige Komponente nur Rein-Al zu nehmen oder dieser Rein-Cu-Draht und Rein-Mg-Draht zuzuführen.In the above example it would also be possible to supply an alloy of Cu and Mg as the wire and take only pure Al as the liquid component or this pure Cu wire and pure Mg wire to feed.

Da die Zuführungsgeschwindigkeiten der einzelnen Drähte sehr leicht reguliert werden können, wird es nun auch möglich, im kontinuierlichen Gießvorgang jedes gewünschte Mischungsverhältnis in ein und demselben Gußstück herbeizuführen. So wird durch das Verfahren die Möglichkeit gegeben, vom reinen Ursprungsnietall, das in flüssigem Zustand der Kokille zugeführt wird, zu beliebigen Ein-, Zwei- und Mehrstoff legierungen in einem Gußstück überzugehen und dadurch wieder die mechanischen Eigenschaften in diesem Gußstück beliebig zu verändern.Since the feed speeds of the individual wires can be regulated very easily, it is now also possible to produce any desired mixing ratio in a continuous casting process bring about one and the same casting. The procedure thus gives the opportunity to from the pure original rivet, which is in a liquid state the mold is fed to any one-, two- or multi-material alloys in one casting pass over and thereby again the mechanical properties in this casting as desired to change.

Es sei !hervorgehoben, daß ' sich das Verfahren nicht auf das vorstehend erwähnte Beispiel der Leichtmetallegierungen beschränkt, sondern auch bei anderen Legierungen von Metallen mit anderen Metallen, Gasen und sonstigen Stoffen, gleich, ob sie niedrig- oder hochschmelzend sind, anwendbar ist. Es sei z. B. auf die bekannten Eisenautomatenlegierungen verwiesen, die einen bestimmten Schwefelgehalt besitzen sollen, welcher aber sehr schwer in immer gleichmäßigem Verhältnis bei den bisherigen Gießverfahren zu erreichen war. Ähnliche Schwierigkeiten zeigten bisher die Bleibronzen oder die Kupfer-Aluminium-Bronzen. Das vorstehend bescbriebene Verfahren ermöglicht die Erreichung gleichmäßiger Legierungen auch in diesen Fällen. . ■ 'It should be emphasized that the method does not apply to the above-mentioned example of Light metal alloys limited, but also with other alloys of metals with others Metals, gases and other substances, regardless of whether they have a low or high melting point, can be used is. Let it be B. referred to the known iron automatic alloys that have a certain Should have sulfur content, which, however, is very difficult in always an even ratio with the previous casting process could be achieved. Lead bronzes have shown similar difficulties so far or the copper-aluminum bronzes. The method described above enables this to be achieved more uniform alloys also in these cases. . ■ '

Das Verfahren gibt aber noch eine weitere bedeutungsvolle Ergänzung der bisherigen Verarbeiitungsmethoden, dadurch, daß es nunmehr möglich wird, in einem Gußquerschnitt verschiedene Legierungen herzustellen. Bekanntlich werden zum Zweck der Metallersparnis oder zum Schutz vor Korrosion plattierte Metalle und Metallegierungen hergestellt. Die Herstellung erfolgt für gewöhnlich in der Weise, daß die zu plattierenden Metalle in warmem Zustand miteinander verwalzt werden. Das vorliegende Verfahren ersetzt diese kostspielige und mit viel Abfall verbundene Arbeitsweise dadurch, daß durch entsprechende Dosierung und Einbringung der am Rande des Gußstückes nicht gewünschten Legierungskomponente in festem Zustand in den flüssigen' Gießkopf vermieden wird, daß diese Komponente sich während des ErstarrungS'Vorganges bis zum Rande des Gußstückes ausbreitet. So wird es, um bei dem vorstehend schon erwähnten Beispiel zu bleiben, möglich, eine Leichtmetallegierung herzustellen, die am Rand des Gußstückes Rein-Al aufweist, während der KernThere is, however, another significant aspect of the process Completion of the previous processing methods, in that it is now possible will be able to produce different alloys in one casting cross-section. It is well known that the Purpose of metal saving or to protect against corrosion plated metals and metal alloys manufactured. The production is usually carried out in such a way that the metals to be plated in be rolled together in a warm state. The present process replaces this costly one and working method associated with a lot of waste in that through appropriate dosage and Introduction of the alloy component not desired at the edge of the casting in the solid state in the liquid 'pouring head this component is avoided during the solidification process spreads to the edge of the casting. So it is going to be at the above To remain the example already mentioned, it is possible to produce a light metal alloy that is at the edge of the Cast pure Al, while the core

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aus einer Legierung Al, Cu, Mg bestellt. Da es sich bei dieser Art der Herstellung nicht um eine mechanische Verbindung, sondern um 'eine im ErstarrungspiiOzeß sich bildende Verbindung handelt, liegt der Qualitätsvorteil gegenüber den mechanisch hergestellten Plattierungen auf 'der Hand, ganz abgesehen davon, daß die »Plattierung« allseitig ist, ausgenommen vom oberen und unteren Ende dies beliebig langen Gußstückes.ordered from an alloy Al, Cu, Mg. Since this type of production is not mechanical Connection, but about one in the process of freezing Forming connection is, the quality advantage is compared to the mechanical plating produced on the hand, quite apart from the fact that the "plating" is on all sides, except for the upper and lower end of this casting of any length.

ίο Um in allen vorstehenden Fällen eine durchaus gleichmäßige Legierung zu erhalten, ist es notwendig, die Zuführung der festen Metall'komponenten auf mechanischem Wege durchzuführen. Je nach der Größe des Guß querschnitts und der Menge, die von den einzelnen Komponenten zugeführt werden muß, wird man als Zuführungsform Drähte, Stangen, Rohre, Bänder, Bleche, Körner oder Pulver wählen.ίο In all of the above cases, one absolutely To obtain a uniform alloy, it is necessary to add the solid metal components to be carried out mechanically. Depending on the size of the cast cross-section and the The amount that has to be supplied by the individual components is referred to as the supply form wires, rods, pipes, strips, sheets, Choose grains or powder.

Die feste Zuführung des Materials gibt auch noch die Möglichkeit, die Abkühl wirkung der Schmelze dadurch zu erhöhen oder zu reduzieren oder zu regulieren, daß man das Material vorher erwärmt oder kühlt oder zur Erzielung einer absoluten Gleichmäßigkeit immer auf derselben Temperatur hält.The fixed supply of the material also gives the possibility of the cooling effect of the Increase or reduce or regulate melt by having the material beforehand heats or cools or, to achieve absolute uniformity, always at the same temperature holds.

Ist es erwünscht, der Schmelze noch ein Desoxydationsmittel oder Reduktionsmittel oder andere Mittel zuzuführen, die auf normalem Wege schwer der Schmelze zuzuführen sind, so besteht die Möglichkeit, die fest zuzuführende Metallkomponente mit diesen Mitteln zu bestreichen, oder wenn die Zuführung in Rohrform erfolgt, das Rohr hiermit zu füllen.If it is desired to add a deoxidizing agent or reducing agent or other to the melt To add agents that are difficult to add to the melt in the normal way, there is the possibility of to coat the metal component to be supplied with these agents, or if the Feeding takes place in tube form, the tube is filled with it.

Erscheint es vorteilhaft, den flüssigen Gießkopf noch einer Bewegung auszusetzen, so kann die Zuführung der festen Metallkomponenten in der Weise erfolgen,, daß sie gleichzeitig noch eine Rührwirkung oder ähnliche gewünschte Wirkungen ausüben. Die festen Metallkomponenten können auch noch dazu benützt werden, die Regulierung der ganzen Apparatur zu bewirken, indem sie als Kontakte für die Steuerung der den Gieß Vorgang durchführenden Apparate benutzt werden: Da die festen Komponenten nach Eintauchen in die flüssige Schmelze eine bestimmte Wärme aufnehmen und außerdem gleichmäßig abschmelzen, muß sowohl Wärme wie Länge von einem Punkt der Zuführung bis in die Schmelze immer konstant sein. Ändert sich irgendein Vorgang im Gießprozeß, so ändert sich auch Wärme und Länge der zugeführten Komponente oder aber mindestens Wärme oder Länge. Diese Änderungen können dazu benützt werden, um über entsprechende Verstärkerapparate die Gießapparatur zu steuern.If it appears advantageous to subject the liquid casting head to movement, the feed can the solid metal components are carried out in such a way, that they still have a stirring effect at the same time or exert similar desired effects. The solid metal components can also can be used to regulate the entire apparatus by acting as contacts for the control of the apparatus performing the casting process can be used: As the solid components absorb a certain amount of heat after immersion in the liquid melt and moreover melt evenly, both heat and length must be from one point of the supply to the Melt always be constant. If any process in the casting process changes, it also changes Heat and length of the component supplied, or at least heat or length. This Changes can be used to control the casting equipment using appropriate amplifiers to control.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Process for the continuous manufacture of alloys and mixtures, thereby characterized in that one or more alloy components are cast in a liquid state and the remaining alloy components in the solid state, e.g. B. od as wires, rods, grains, powder. Like. During of the continuous casting process.

2. The method according to claim i, characterized in that that alloy components tend to reverse block segregation in the solid state and preferably only shortly before solidification are fed.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that by appropriate quantitative and local supply of the solid alloy components in the liquid The casting head has a similar effect to the plating achieved by mechanical means up to now is achieved by using a different alloy ratio in the edge zone of the casting cross-section is brought about than in its central zone.

4. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the supplied solid components consist of pure metals or alloys.

5. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that by predetermined temporal change of the alloy ratio castings are generated with locally different properties.

6. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the solid metal components in several places at the same time in the meniscus to be introduced.

7. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the supply of the solid metal components takes place with the help of automatically acting mechanical devices.

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8. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the solid metal components are used during their supply to at the same time to produce a stirring effect in the pouring head.

9. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the solid metal components are tempered before they enter the liquid pouring head will.

10. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in, that the solid metal components before they enter the liquid casting head with Means are brought into connection, the predetermined when entering the liquid pouring head Bring about effects.

11. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the solid metal components at the same time serve to control part or all of the casting equipment.

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12. The method according to one or more of the preceding claims, characterized in that in addition to the components to be alloyed Vaccines known per se are continuously supplied in the solid state.

13. Modification of the method according to one or more of claims 1, 2 and 4 to 12, such that the supply of all or individual components in one of the mold upstream Container takes place.

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