EP0375620B1 - Verfahren und Vorrichtung zum elektromagnetischen Giessen von Metallen - Google Patents

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EP0375620B1
EP0375620B1 EP89810960A EP89810960A EP0375620B1 EP 0375620 B1 EP0375620 B1 EP 0375620B1 EP 89810960 A EP89810960 A EP 89810960A EP 89810960 A EP89810960 A EP 89810960A EP 0375620 B1 EP0375620 B1 EP 0375620B1
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EP
European Patent Office
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bar
ingot
longitudinal axis
stirrer
casting
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EP89810960A
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Jean-Claude Weber
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3A Composites International AG
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Alusuisse Lonza Services Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/01—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces
    • B22D11/015—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths without moulds, e.g. on molten surfaces using magnetic field for conformation, i.e. the metal is not in contact with a mould

Definitions

  • the invention relates to a method for the vertical electromagnetic casting of round or hollow round bars, in particular of aluminum and aluminum alloys.
  • An apparatus for performing the method is also within the scope of the invention. Electromagnetic casting of round bars according to the preambles of claims 1 and 4 is known to the person skilled in the art.
  • the inventor has set itself the goal of creating a method and a suitable device with which a more uniform metal supply and cooling can be achieved.
  • the object is achieved in that the ingot rotates about its longitudinal axis during the casting process. This symmetrizes the metal feed and the strand cooling.
  • the method according to the invention is therefore suitable for the electromagnetic casting of large-sized bars.
  • the geometric tolerances for these cast products are also better.
  • the cell structure is more uniform over the bar cross section.
  • the speed of the rotating start-up floor is preferably in the range between 0.1 and 200 Hz.
  • the speed is dependent on the application and the bar format. Low to medium speeds are used if shape consistency and uniform cooling of the ingot as well as a uniform cell structure are to be achieved. Medium to high speeds are also particularly suitable for stirring in additives such as SiC fibers.
  • liquid part of the ingot can be stirred using a stationary agitator that is firmly connected to the metal inlet system.
  • the object is achieved by means of an electromagnetic mold with a metal inlet system and start-up base, the start-up base being rotatably mounted about the longitudinal axis of the bar.
  • a stationary agitator immersed in the liquid part of the bar can be attached to the metal inlet system.
  • An agitator can consist, for example, of a circular plate with teeth.
  • the agitator consists of at least one plate arranged vertically and symmetrically to the longitudinal axis of the ingot.
  • a stationary agitator 8 immersed in the liquid part of the bar 7 is fixed on the float 3.
  • the stirring effect is brought about by the rotation of the rotatably mounted starting plate 6 about the bar axis x.
  • the agitator 8 in this case has any baffles which lie transversely to the flow direction of the metal which is moved by the rotation in the liquid part of the bar 7.
  • the agitator 8 is designed as a circular plate 9 with teeth 10.
  • the agitator 8 consists of two plates 11 arranged vertically and symmetrically about the longitudinal axis x of the bar 7.
  • the agitator 8 according to FIG. 4 has the shape of a propeller with two screw blades 12.
  • the screw axis lies in the longitudinal axis x of the bar 7.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum vertikalen elektromagnetischen Giessen von Rund- bzw. Hohlrundbarren, insbesondere aus Aluminium und Aluminiumlegierungen. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Elektromagnetisches Gießen von Rundbarren gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4 ist dem Fachmann bekannt.
  • Ein ungünstiges Metalleinlaufsystem sowie eine ungleichmässige Spritzwasserkühlung führen oft zu einer Qualitätsminderung der Giessprodukte. Hierbei ergibt sich beispielsweise ein ungleichmässiges Zellgefüge oder sogar Ausschuss infolge Kalt/Warm-Risse, was im Extremfall einen Giessabbruch zu Folge hat. Der negative Einfluss des Metalleinlaufsystems und der Spritzwasserkühlung auf die Qualität des zu giessenden Barrens nimmt mit kleinerer Giessgeschwindigkeit noch zu; dies ist vor allem der Fall beim Giessen von grossformatigen Pressbarren.
  • Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, ein Verfahren sowie eine geeignete Vorrichtung zu schaffen, mit welchem eine gleichmässigere Metallzufuhr und Kühlung erzielt werden kann.
  • Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Barren während des Giessvorgangs um seine Längsachse rotiert. Damit wird die Metallspeisung sowie die Strangkühlung symmetrisiert. Das erfindungsgemässe Verfahren ist demzufolge geeignet für das elektromagnetische Giessen von grossformatigen Barren. Zusätzlich sind auch die geometrischen Toleranzen für diese Giessprodukte besser. Darüber hinaus ist bei erfindungsgemäss gegossenen Barren das Zellgefüge über den Barrenquerschnitt gleichmässiger.
  • Bevorzugt liegt die Drehzahl des rotierenden Anfahrbodens im Bereich zwischen 0,1 und 200 Hz. Die Drehzahl ist hierbei abhängig von der Anwendung und vom Barrenformat. Tiefe bis mittlere Drehzahlen werden angewendet, wenn Formkonstanz und gleichmässige Kühlung des Barrens sowie ein gleichmässiges Zellgefüge erzielt werden soll. Mittlere bis höhere Drehzahlen eignen sich insbesondere auch zum Einrühren von Zusatzstoffen wie beispielsweise SiC-Fasern.
  • Zusätzlich kann der flüssige Teil des Barrens mittels eines mit dem Metalleinlaufsystem fest verbundenen stationären Rührwerks gerührt werden.
  • In Bezug auf die Vorrichtung wird die gestellte Aufgabe gelöst mittels einer elektromagnetischen Kokille mit Metalleinlaufsystem und Anfahrboden, wobei der Anfahrboden um die Barrenlängsachse drehbar gelagert ist.
  • Durch die blosse Rotationsbewegung des Anfahrbodens wird bereits die Formkonstanz und die gleichmässige Kühlung des Barrens erreicht. Zur Verstärkung des Rühreffekts kann am Metalleinlaufsystem ein in den flüssigen Teil des Barrens eintauchendes stationäres Rührwerk befestigt sein.
  • Als Rührwerk geeignet sind irgendwelche Schikanen, welche in den flüssigen Teil des Barrens und quer zur Rotationsströmung des Metalls eintauchen. Ein Rührwerk kann beispielsweise aus einer kreisrunden Platte mit Zahnung bestehen.
  • Eine andere Variante wird darin gesehen, dass das Rührwerk aus mindestens einer vertikal und symmetrisch zur Längsachse des Barrens angeordneten Platte besteht.
  • Eine weitere Möglichkeit ist die Ausbildung des Rührwerks analog einer Schiffsschraube, wobei die Schraubenachse in der Längsachse des Barrens liegt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
    • Fig. 1
    den Querschnitt durch eine erfindungsgemässe Vorrichtung;
    Fig. 2
    die Draufsicht auf ein erfindungsgemässes Rührwerk;
    Fig. 3
    die Schrägsicht auf ein anderes erfindungsgemässes Rührwerk;
    Fig. 4
    die Schrägsicht auf ein weiteres erfindungsgemässes Rührwerk.
  • Eine elektromagnetische Stranggiessanlage besteht gemäss Fig. 1 im wesentlichen aus einem Induktor 1, einem Schirm 2, einer -- in der Zeichnung nicht dargestellten -- Spritzwasserkühlung, einem Metalleinlaufsystem oder Schwimmer 3, einer Giessdüse 4 zur Schmelzezufuhr, einem Niveausensor 5 zur Regelung des Metallstands in der Kokille sowie einem Anfahrboden 6. Am Schwimmer 3 ist ein in den flüssigen Teil des Barrens 7 eintauchendes stationäres Rührwerk 8 festgelegt. Der Rühreffekt wird bewirkt durch die Rotation des drehbar gelagerten Anfahrbodens 6 um die Barrenachse x. Das Rührwerk 8 weist hierbei irgendwelche Schikanen auf, die quer zur durch die Rotation bewegten Strömungsrichtung des Metalls im flüssigen Teil des Barrens 7 liegen.
  • In Fig. 2 ist das Rührwerk 8 als kreisrunde Platte 9 mit Zahnung 10 ausgebildet.
  • Gemäss Fig. 3 besteht das Rührwerk 8 aus zwei vertikal und symmetrisch der Längsachse x des Barrens 7 angeordneten Platten 11.
  • Das Rührwerk 8 nach Fig. 4 weist die Form einer Schiffsschraube mit zwei Schraubenblättern 12 auf. Die Schraubenachse liegt hierbei in der Längachse x des Barrens 7.

Claims (8)

  1. Verfahren zum vertikalen elektromagnetischen Giessen von Rund- bwz. Hohlrundbarren (7), insbesondere aus Aluminium und Aluminiumlegierungen,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Barren (7) während des Giessvorgangs um seine Längsachse (x) rotiert.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Barren mit einer Drehzahl von 0,1 bis 200 Hz rotiert.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Teil des Barrens (7) mittels eines mit dem Metalleinlaufsystem (3) fest verbundenen stationären Rührwerks (8) gerührt wird.
  4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mittels einer elektromagnetischen Kokille mit Metalleinlaufsystem (3) und Anfahrboden (6), dadurch gekennzeichnet, dass der Anfahrboden (6) um die Längsachse (x) des Barrens (7) drehbar gelagert ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Metalleinlaufsystem (3) ein in den flüssigen Teil des Barrens (7) eintauchendes stationäres Rührwerk (8) befestigt ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (8) aus einer kreisrunden Platte (9) mit Zahnung (10) besteht (Fig. 2).
  7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (8) aus mindestens einer vertikal und symmetrisch zur Längsachse (x) des Barrens (7) angeordneten Platte (11) besteht (Fig. 3).
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerk (8) analog einer Schiffsschraube (12) ausgebildet ist, wobei die Schraubenachse in der Längsachse (x) des Barrens (7) liegt (Fig. 4).
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