EP2731742B1 - Vertikales semikontinuierliches giessverfahren für mehrere legierungen - Google Patents

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EP2731742B1
EP2731742B1 EP12748724.7A EP12748724A EP2731742B1 EP 2731742 B1 EP2731742 B1 EP 2731742B1 EP 12748724 A EP12748724 A EP 12748724A EP 2731742 B1 EP2731742 B1 EP 2731742B1
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    • 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
    • B22D11/14—Plants for continuous casting
    • B22D11/141—Plants for continuous casting for vertical casting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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    • B22D11/007—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of composite ingots, i.e. two or more molten metals of different compositions being used to integrally cast the ingots
    • 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

Definitions

  • the cross section of the separator is, for rectangular plates, calculated by 3D thermal modeling of the solidification front and takes the form of a rectangle with rounded corners according to a specific law. It is possible, if it is desired that the separation of the alloys occurs at a constant distance from the surfaces of the plate, including near the edges, to design a separator of perfectly rectangular section; in the lower part it is no longer delimited by a plane, but by a flat surface whose angles are rolled up to match the shape of the front in the corners, and which can also be calculated by 3D thermal modeling of the front. For billets, the section of the separator is of course circular.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)

Claims (27)

  1. Verfahren zum halbkontinuierlichen Vertikalgießen mit direkter Kühlung von Walzbarren oder Pressbolzen, bei dem ein Separator und zwei nach beiden Seiten des Separators angeordnete Einrichtungen zur Zuführung von flüssigem Metall, typischerweise Gießrohre oder Zuführungsrinnen, eingesetzt werden, mit folgenden Schritten:
    a) Gießen einer ersten Aluminiumlegierung in die Gießform zum halbkontinuierlichen Vertikalgießen mithilfe des ersten Gießrohrs,
    b) Einsetzen des metallischen oder aus feuerfestem Material bestehenden Separators in die Gießform im Kontakt mit der Erstarrungsfront,
    c) Gießen einer zweiten Aluminiumlegierung auf der anderen Seite des Separators mithilfe des zweiten Gießrohrs,
    d) Anheben des Separators etwa gleichzeitig mit dem Stoppen des Gießens der Legierungen oder kurz davor, wodurch dann eine Mischung der Legierungen im Endbereich des Barrens oder Bolzens möglich ist,
    e) Herausnehmen des erstarrten Barrens oder Bolzens aus der Gießform zum halbkontinuierlichen Gießen,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Separator zumindest für die gesamte Dauer seines Kontakts mit der Erstarrungsfront mithilfe eines Vibrators in Schwingung versetzt wird, so dass der Separator nicht von dem festen Metall eingeschlossen und mitgeschleppt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator vor dem Stoppen des Gießens leicht angehoben wird, wodurch die Vermischung der Legierungen in einem Bereich möglich ist, der dem genannten Endbereich entspricht, und dass dieser Bereich anschließend geschopft wird.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungen unterschiedliche Zusammensetzungen haben.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anfangsbereich vor Einbringen des Separators und Gießen der zweiten Legierung ebenfalls geschopft wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator eine im Wesentlichen ebene Platte ist, die im Zuschnitt an einen vertikalen Abschnitt der Erstarrungsfront angepasst ist und dabei die Gießform vollständig durchsetzt.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator ein hohler zylindrischer Körper ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator ein hohler Körper mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen rechteckige Querschnitt abgerundete Ecken aufweist, um sich an einen horizontalen Abschnitt der Erstarrungsfront des gegossenen Barrens anzupassen.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Körper einen exakt rechteckigen Querschnitt aufweist und dabei im unteren Bereich durch eine ebene Fläche mit hochgezogenen Winkeln begrenzt ist, um sich an die Form der Erstarrungsfront in den Ecken anzupassen.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator aus metallischen Material vom Typ Stahl oder hochschmelzendem Metall wie insbesondere Molybdän oder Wolfram besteht.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator aus feuerfestem Material auf Basis von Keramik oder glasfaserverstärkter Keramik besteht.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung des Separators eine Schwingung mit kleiner Amplitude ist, typischerweise von etwa hundert µm bei Frequenzen von etwa hundert Hz bis zu Ultraschallfrequenzen.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung von einem Vibrator erzeugt wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe der pneumatischen, elektrischen oder Ultraschall-Vibratoren.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsfrequenz 100 bis 20000 Hz beträgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsamplitude 100 bis 200 µm beträgt.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite Legierung gleiche Zusammensetzungen haben.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch geändert, dass es beim Gießen von mehr als zwei Legierungen Anwendung findet, wobei dann mehr als ein Separator eingesetzt wird.
  18. Vorrichtung zum halbkontinuierlichen Vertikalgießen mit direkter Kühlung von Walzbarren oder Pressbolzen, welche Vorrichtung eine rohrförmige, zylindrische oder rechteckige Gießform zum halbkontinuierlichen Vertikalgießen mit offenen Enden aufweist, mit Ausnahme des unteren Endes, das zu Beginn des Gießvorgangs mit einem Zwischenboden verschlossen wird, welcher Zwischenboden beim Gießen des Barrens oder Bolzens mit einer Senkvorrichtung nach unten bewegt wird, wobei das obere Ende zur Metallzuführung, das untere Ende zum Herausführen des Barrens oder Bolzens dient, wobei das obere Ende zwei Einrichtungen zur Zuführung von flüssigem Metall, typischerweise Gießrohre oder Zuführungsrinnen, und einen in der Gießform in den Flüssigmetallsumpf in Kontakt mit der Erstarrungsfront einbringbaren Separator aufweist, der den Sumpf in zwei voneinander getrennte Bereiche unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator mit einem Vibrator verbunden ist, mit dem er zumindest für die gesamte Dauer seines Kontakts mit der Erstarrungsfront typischerweise in mehrere Richtungen in Schwingung versetzt werden kann, wobei die Schwingung von kleiner Amplitude ist, typischerweise von etwa hundert µm, vorzugsweise von 100 bis 200 µm, bei Frequenzen von etwa hundert Hz bis zu Ultraschallfrequenzen, und vorzugsweise von 100 bis 20000Hz.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator eine im Wesentlichen ebene Platte ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator ein hohler zylindrischer Körper ist, der einer rohrförmigen Gießform mit im Wesentlichen kreisrundem Querschnitt zugeordnet ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator ein hohler Körper mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt ist, der einer rohrförmigen Gießform mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt zugeordnet ist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen rechteckige Querschnitt des Separators abgerundete Ecken aufweist.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator einen exakt rechteckigen Querschnitt aufweist und im unteren Bereich durch eine ebene Fläche mit hochgezogenen Winkeln begrenzt ist, um sich an die Form der Erstarrungsfront in den Ecken anzupassen.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator aus metallischen Material vom Typ Stahl oder hochschmelzendem Metall wie insbesondere Molybdän oder Wolfram besteht.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator aus feuerfestem Material auf Basis von Keramik oder glasfaserverstärkter Keramik besteht.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingung von einem Vibrator erzeugt wird, der ausgewählt ist aus der Gruppe der pneumatischen, elektrischen oder Ultraschall-Vibratoren.
  27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch geändert, dass die Vorrichtung für das Gießen von Barren oder Bolzen, die aus mehr als zwei Aluminiumlegierungen bestehen, mehr als einen Separator, mehr als zwei Einrichtungen zur Zuführung von flüssigem Metall aufweist.
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