EP2230033A1

EP2230033A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Masseln aus Aluminiumlegierungen

Info

Publication number: EP2230033A1
Application number: EP09405050A
Authority: EP
Inventors: Rüdiger Franke
Original assignee: Rheinfelden Alloys GmbH and Co KG
Current assignee: Rheinfelden Alloys GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2010-09-22

Abstract

Bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Masseln (22) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Giessen des Metalls (14) in Kokillen (12) eines sich kontinuierlich in einer Richtung (x) bewegenden Masselbandes (10) mit oben offenen Kokillen (12) und Erstarren lassen des Metalls (14) in den Kokillen (12) wird die Oberfläche des erstarrenden Metalls (10) zur Verhinderung einer Bildung von Lunkem und/oder Rissen an der Masseloberfläche mittels eines Stempels (20) komprimiert und die zumindest teilweise erstarrten Masseln (22) werden nachfolgend mit Wasser gekühlt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Masseln aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Giessen des Metalls in Kokillen eines sich kontinuierlich in einer Richtung bewegenden Masselbandes mit oben offenen Kokillen und Erstarren lassen des Metalls in den Kokillen. Im Rahmen der Erfindung liegt auch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Masseln aus Aluminium und Aluminiumlegierungen werden überwiegend für Aluminiumgiessereien geliefert. Eine für Masseln gebräuchliche Liefergrösse liegt zwischen 5 und 25 kg Masselgewicht. Masseln werden üblicherweise maschinell gegossen. Die einfachste Einrichtung besteht aus im Halbkreis angeordneten Masselformen mit schwenkbarer Giessrinne. Masselgiessmaschinen werden entweder nach Art eines Förderbandes mit umlaufenden Masselformen oder als Drehtischmaschinen (Giesskarussell) gebaut. Der Guss erfolgt hierbei kontinuierlich, beispielsweise über ein Giessrad, unmittelbar aus dem Schmelzofen in die Kokillen eines Masselbandes.
Mittels herkömmliche Masselbänder hergestellte Masseln zeigen infolge der Schrumpfung des Metalls bei der Erstarrung Risse und Lunker in Oberflächennähe. Das Entstehen einer feststehenden Kruste an oder Oberfläche des erstarrenden Metalls verhindert das Nachfliessen des unter der Kruste schwindenden Metalls. Durch die ungleichmässige Erstarrung entstehen auch Eigenspannungen in der Oberfläche der Masseln, die zu Querrissen in einer Oberflächenschicht führen. Die Masseln können daher nicht mit Wasser gekühlt werden, da durch die Risse eindringendes Wasser beim späteren Einschmelzen der Massein verdampft und zu explosionsartigen Verpuffungen und Metallspritzem führen kann. Eine wirtschaftliche Herstellung von Masseln durch Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeit der Masseln ist daher nicht möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass Masseln aus herkömmlichen Masselbändem unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik wirtschaftlich hergestellt werden können.
Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Oberfläche des erstarrenden Metalls zur Verhinderung einer Bildung von Lunkem und/oder Rissen an der Masseloberfläche mittels eines Stempels komprimiert wird und die zumindest teilweise erstarrten Masseln nachfolgend mit Wasser gekühlt werden.
Die Stempel werden in die Oberfläche des erstarrenden Metalls eingedrückt, so dass eine Delle entsteht. Dadurch ergibt sich eine dichte, lunker- und rissfreie Masseloberfläche.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Massen aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung weist ein Masselband mit oben offenen Kokillen auf, und über dem Masselband ist eine Einrichtung mit in die Kokillen absenkbaren Stempeln angeordnet. Bevorzugt umfasst die Einrichtung eine umlaufende Kette mit an dieser angeordneten Stempeln.
Die Stempel bestehen beispielsweise aus einem geschlichteten Eisenwerkstoff, aus Graphit, aus einem Feuerfestmaterial oder aus einer Kombination der genannten Werkstoffe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, die lediglich zur Erläuterung dient und nicht einschränkend auszulegen ist. Die Zeichnung zeigt schematisch in

Fig. 1: einen Längsschnitt durch ein Masselband mit automatischer Masselstempelanlage.

Ein in Fig. 1 gezeigtes Masselband 10 mit oben offenen, mit schmelzflüssigem Metall 14 gefüllten Kokillen 12 bewegt sich entlang einer Druckstrecke P in Abkühlrichtung x. Das schmelzflüssige Metall 14 in den Kokillen 12 erstarrt zunehmend in Abkühlrichtung x, wobei sich das Metall noch während einer gewissen Zeit in einem Zweiphasengebiet flüssig/fest befindet. Die Erstarrung verläuft in der Kokille 12 von unten nach oben, wobei sich an der freien Oberfläche des schmelzflüssigen Metalls 14 eine Kruste bildet, die zu Lunkem und Rissen an der erstarrten Metalloberfläche führt.
Über der Abkühlstrecke befindet sich oberhalb des Masselbandes 10 eine Masselstempelanlage 16 mit an einer umlaufenden Kette 18 angeordneten Stempeln 20. Die umlaufende Kette 18 mit den Stempeln 20 bewegt sich mit gleicher Geschwindigkeit wie das Masselband 10 mit den Kokillen 12. Am Anfang einer Stempel- oder Druckstrecke P wird jeweils ein Stempel 20 in eine sich unter dem Stempel 20 befindende Kokille 12 abgesenkt und übt bis zum Erreichen des Endes der Druckstrecke P Druck auf die Oberfläche des in der Kokille 12 erstarrenden Metalls 14 aus. Die Stempel 20 verbleiben bei der gezeigten Anordnung während der gesamten Länge der Druckstrecke P in Kontakt mit der Oberfläche des sich in den Kokillen 12 befindenden Metalls. Beim Austritt der Stempel 20 aus den Kokillen 12 am Ende der Druckstrecke P weist das in den Kokillen 12 zu Masseln 22 erstarrte Metall 14 eine dichte, riss- und lunkerfreie Oberfläche auf. Bei einer nachfolgenden Abkühlung mit Wasser wird auf diese Weise ein Eintritt von Wasser in eine oberflächennahe Randzone wirksam verhindert.
Die Oberfläche des Stempels 20 ist im gezeigten Beispiel rund, kann jedoch auch keilförmig oder von anderer Form sein.
Mit der Ausübung von Druck auf die erstarrende Metalloberfläche wird gleichzeitig Wärme aus dem erstarrenden Metall 14 abgeführt. Als Materialien für den Stempel eignen sich beispielsweise geschlichteter Eisenwerkstoff, Grafit, Feuerfestmaterialien oder eine Kombination aus den genannten Werkstoffen.

Claims

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Masseln (22) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung durch Giessen des Metalls (14) in Kokillen (12) eines sich kontinuierlich in einer Richtung (x) bewegenden Masselbandes (10) mit oben offenen Kokillen (12) und Erstarren lassen des Metalls (14) in den Kokillen (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Oberfläche des erstarrenden Metalls (10) zur Verhinderung einer Bildung von Lunkem und/oder Rissen an der Masseloberfläche mittels eines Stempels (20) komprimiert wird und die zumindest teilweise erstarrten Masseln (22) nachfolgend mit Wasser gekühlt werden.
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Masseln (22) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, mit einem Masselband (10) mit oben offenen Kokillen (12),
dadurch gekennzeichnet, dass
über dem Masselband (10) eine Einrichtung (16) mit in die Kokillen (12) absenkbaren Stempeln (20) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (16) eine umlaufende Kette (18) mit an dieser angeordneten Stempeln (20) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stempel (20) aus einem geschlichteten Eisenwerkstoff, aus Graphit, aus einem Feuerfestmaterial oder aus einer Kombination der genannten Werkstoffe bestehen.