NO144031B

NO144031B - PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CIRCULAR CASTLE BLOCKS OF AL-MG-SI ALLOYS WITH SMOOTH SURFACE BY DIRECT COOLED, CONTINUOUS CASTING PROCESS

Info

Publication number: NO144031B
Application number: NO744008A
Authority: NO
Inventors: John Gordon Mccubbing
Original assignee: Alcan Res & Dev
Priority date: 1973-11-06
Filing date: 1974-11-06
Publication date: 1981-03-02
Also published as: DE2452672A1; GB1491864A; CA1035115A; SE7413851L; ES431646A1; FR2249728A1; NO744008L; NO144031C; FR2249728B1; IT1025481B; BE821904A; JPS5079429A; BR7409293A; AU7509874A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av sirkulære støpeblokker av Al-Mg-Si legeringer med jevn overflate ved direkte avkjølt kontinuerlig støpepro-sess, i hvilken smeltet metall helles ned i en form som er åpen i endene og kjølemiddel tilføres direkte til overflaten av støpeblokken når denne går ut fra formen, hvilken form omfatter en nedre ikke-isolert, avkjølt forraseksjon for kontakt med -det smeltede metall for derved å tilveiebringe et størknet omkretsskikt for støpeblokken eftersom denne beveger seg nedover og en varmeisolert synkeboksseksjon som inneholder en mengde av smeltet metall beliggende over den ikke-isolerte, avkjølte formseksjon, idet synkeboksseksjonen har en nedre endekantflate med plan flate stort sett perpendikulær på formens akse. The present invention relates to a method for producing circular ingots of Al-Mg-Si alloys with a smooth surface by direct cooled continuous casting process, in which molten metal is poured into a mold which is open at the ends and coolant is supplied directly to the surface of the ingot as it exits the mold, which mold comprises a lower uninsulated, cooled fore section for contact with the molten metal to thereby provide a solidified circumferential layer for the ingot as it moves downwards and a thermally insulated sink section containing a quantity of the molten metal located above the non-insulated, cooled mold section, the sinker section having a lower end edge surface with a flat surface generally perpendicular to the axis of the mold.

Ved kontinuerlig støpning blir smeltet metall helt ned i en form som er åpen i endene, idet den nedre ende til å begynne med er lukket av en digelsten eller plattform som suksessivt senkes i takt med innhellingen av metallet. Under vanlig støpepraksis blir støpeformens vegg avkjølt slik at det danner seg en solid støpehud i kontakt med formveggeri på høyde med overflaten av dammen av smeltet metall i formen. Av praktiske grunner er det å foretrekke i kommersiell produksjon av støpe-blokker å holde overflaten av det smeltede metall på minst In continuous casting, molten metal is poured all the way down into a mold which is open at the ends, the lower end being initially closed by a crucible stone or platform which is successively lowered as the metal is poured in. In normal casting practice, the wall of the mold is cooled so that a solid casting skin forms in contact with the mold wall at the level of the surface of the pool of molten metal in the mold. For practical reasons, it is preferable in the commercial production of ingots to keep the surface of the molten metal at least

3,8 cm over formens nedre kant, under hvilken overflaten av den nedadbevegede støpeblokk blir direkte avkjølt ved kontakt med kjølevann. Hvis forholdsregler ikke tas er det alltid ri-siko for gjennombrudd av smeltet metall fra bunnen av formen på grunn av uventede fluktuasjoner i det smeltede metalls nivå. Selvom det er mulig under laboratorieforhold å støpe med me-tallnivået lavere i formen med passende støpehastighet, gir slike operasjoner vanskeligheter med hensyn til styring for et støpebord som har 40 - 60 former. 3.8 cm above the lower edge of the mold, below which the surface of the downwardly moving ingot is directly cooled by contact with cooling water. If precautions are not taken, there is always a risk of molten metal breaking through from the bottom of the mold due to unexpected fluctuations in the molten metal's level. Although it is possible under laboratory conditions to cast with the metal level lower in the mold with suitable casting speed, such operations present difficulties in terms of control for a casting table having 40 - 60 molds.

Det har lenge vært forstått at produksjon av metallstøpeblokker i konvensjonelle former hvor hele overflaten av formveggen er avkjølt, kan resultere i støpeblokker som har overflatedefekter. De to vanligste former for slike defekter er koldflytesømmer It has long been understood that the production of metal ingots in conventional molds where the entire surface of the mold wall is cooled can result in ingots having surface defects. The two most common forms of such defects are cold flow seams

(cold shuts) som forekommer på støpeblokkene i form av tvers-gående forhøyninger og "bleeds" eller utseigring hvor lavt-smeltende komponenter i den smeltede legering kan renne fra dammen i midten av blokken gjennom interdendrittiske kanaler (cold shuts) that occur on the ingots in the form of transverse elevations and "bleeds" where low-melting components of the molten alloy can flow from the pool in the center of the ingot through interdendritic channels

i skallet til blokkens overflate i mellomrommet mellom dannel-sen av huden på nivå med overflaten av dammen og det nivå ved hvilket omkretsflaten av støpestykket kommer under kjølepå-virkning av det kjølemiddel som tilføres overflaten av støpe-blokken under formen. I dette mellomrom er overflaten av støpehuden utsatt for meget lite avkjøling, idet den størknede hud trekker seg bort fra formveggen og den overførte varme in the shell to the surface of the block in the space between the formation of the skin at the level of the surface of the pond and the level at which the peripheral surface of the casting comes under the cooling influence of the cooling medium supplied to the surface of the casting block below the mold. In this space, the surface of the casting skin is exposed to very little cooling, as the solidified skin pulls away from the mold wall and the transferred heat

fra huden til formveggen er minimal, bortsett fra ved eller like under menisken av det smeltede metall ved overflaten av dammen. Det har lenge vært kjent at koldflytesømmene på overflaten av støpeblokken skyldes mangel på stabilitet av metallmenisken på grunn av kontraksjon av det smeltede metall ved størkningen i forbindelse med overkjøling av blokken. from the skin to the mold wall is minimal, except at or just below the meniscus of the molten metal at the surface of the pond. It has long been known that the cold flow seams on the surface of the ingot are due to a lack of stability of the metal meniscus due to contraction of the molten metal during solidification in connection with supercooling of the ingot.

Det har tidligere vært observert at kjølemiddelet som tilføres den størknede overflate av støpeblokken eftersom denne går ut av formen, utøver effektiv kjølevirkning på støpehuden over It has previously been observed that the coolant which is supplied to the solidified surface of the casting block as it leaves the mold exerts an effective cooling effect on the casting skin over

en distanse på omkring 2,5 cm over det nivå ved hvilket det tilføres. Denne distanse varierer noe ved forandring av støpe-hastigheten. Det har vært postulert at ved å anvende varme-isolasjon i formen for å. holde metallet ute av kontakt med den avkjølte formvegg. inntil det når et nivå ved hvilket støpehu-den kan størkne stort sett helt ved varmebortføring ved hjelp av kjølemidlene under formen (kjølemidler tilført direkte til overflaten under støpeblokken), kan glatt overflate på støpe-blokken fåes. Selvom støpeblokker med slik glatt overflate kan fremstilles på denne måte er resultatet ikke sikkert. a distance of about 2.5 cm above the level at which it is supplied. This distance varies somewhat when the casting speed is changed. It has been postulated that by using thermal insulation in the mold to keep the metal out of contact with the cooled mold wall. until it reaches a level at which the casting skin can solidify almost completely by heat removal with the help of the coolants under the mold (coolants supplied directly to the surface under the casting block), a smooth surface of the casting block can be obtained. Although ingots with such a smooth surface can be produced in this way, the result is not certain.

Dessuten ble det tidligere foreslått å fremstille strenger med glatt overflate i synkeboksformer, idet dybden av den kjølte støpeform ble bragt i forhold til nedsenkningshastigheten av bunnplaten. Imidlertid har det vist seg at man også med denne fremgangsmåte oppnår kun dårlig reproduserbare resultater, og at det i praksis foreligger såvel strenger med forskjellige typer av overflatefeil som også strenger med glatt overflate. Ved støpning med denne synkeboksform holdes et bad av smeltet metall i en varmeisolert støpeoppsats som er satt på den øvre enden av den avkjølte støpeform og virker som en øvre forlengelse av støpeformen. Denne synkeboksform har en flat bunnflate og vanligvis en noe mindre diameter enn den avkjølte støpeform. Moreover, it was previously proposed to produce strings with a smooth surface in sinker molds, the depth of the cooled mold being brought in relation to the sinking speed of the bottom plate. However, it has been shown that even with this method only poorly reproducible results are obtained, and that in practice there are strings with different types of surface defects as well as strings with a smooth surface. When casting with this sinker mold, a bath of molten metal is held in a heat-insulated casting attachment which is placed on the upper end of the cooled mold and acts as an upper extension of the mold. This sinker mold has a flat bottom surface and usually a slightly smaller diameter than the cooled mold.

Det har vist seg ved kontinuerlige støpeoperasjoner av dette slag kan vellykkede, reproduserbare resultater fås ved produksjon av støpeblokker med glatt overflate ved omhyggelig sammen-passing av formlengden, nedsenkningshastigheten (støpehastig-heten) og den metallostatiske høyde av det metall som innehol-des i synkeboks«n. It has been shown that in continuous casting operations of this kind, successful, reproducible results can be obtained in the production of ingots with a smooth surface by carefully matching the mold length, the rate of immersion (casting speed) and the metallostatic height of the metal contained in the sink box. «n.

Grunnlaget for å tilpasse synkeboksformer for produksjon av støpeblokker ved direkte avkjøling under kontinuerlig støpe-prosess er normalt uten forbindelse med overflatekvalitetene for den frembragte støpeblokk. Når prosessen utføres på konvensjonell måte. (uten synkeboks) blir smeltet metall fra en varmeovn helt ned i en skrånende renne, hvorfra det går inn The basis for adapting sinker forms for the production of ingots by direct cooling during the continuous casting process is normally unrelated to the surface qualities of the produced ingot. When the process is carried out conventionally. (without sink box) molten metal is poured from a heating furnace all the way down a sloping chute, from where it enters

i formen gjennom en dyse hvis nedre ende reguleres av en flot-tør slik at strømmen av metall fra rennen gjennom dysen og inn i formen derved reguleres. Anordningen fører til en viss grad til turbulens i metallet, hvilket fører til økning av oksyd-dannelse og følgelig mindre metallrenhet. Bruken av flottører og dyser medfører imidlertid omkostninger med hensyn til re-servelagre og forsinkelse -under vedlikehold av formen mellom de suksessive støpeoperasjoner. Videre kan flottører nødven-diggjøre manuell justering ved igangsetting av støpeoperasjonen og kan likeledes bli blokkert. in the mold through a nozzle whose lower end is regulated by a float so that the flow of metal from the chute through the nozzle and into the mold is thereby regulated. The device leads to a certain extent to turbulence in the metal, which leads to increased oxide formation and consequently less metal purity. The use of floats and nozzles, however, entails costs in terms of reserve stocks and delay - during maintenance of the mold between the successive casting operations. Furthermore, floats may require manual adjustment when starting the casting operation and may likewise be blocked.

Ved kommersiell drift hvor det støpes med et formutstyr om-fattende synkebokser i motsetning til kontinuerlig støpning i en konvensjonell form, munner rennene direkte ut i synkeboksen og er stort sett horisontale, hvormed elimineres bruk av dyser og flottører og det tillates en reduksjon av tids-intervallene mellom innhellingen av metall for de suksessive støpeblokker. Turbulens og tilhørende oksyddannelser blir også eliminert. Det vil sees at hovedhensikten med å anvende synkebokser er å oppnå produktivitet av støpemaskinen samtidig som det oppnås et renere metall ved at dyse og f lottøranord-ning elimineres. Et mer eller mindre konstant, men nødvendig-vis noe variabelt nivå for metallet oppnås ved å helle dette fra varmeovnen inn i et stort sett horisontalt rennesystem, hvorfra det avgrenes til de individuelle synkebokser som således virker som reservoir for det smeltede metall. Under drift ligger den metallostatiske høyde av metallet over formen derfor innenfor et område av verdier som først og fremst er avhengig av den høyde, ved hvilken rennene går inn i synkeboksen og i en mindre grad avhengig av det metallnivå som opp-rettholdes av operatøren i rennesystemet. Under kontinuerlige støpeoperasjoner som gjør bruk av former utstyrt med synkebokser, er opprettholdelse av en nøyaktig konstant metall-høyde i synkeboksen ikke lett å oppnå, da lengden av den av-kjølte form er en konstant i en gitt operasjon, og hastigheten for digelstenens nedsenkning kan justeres til en stort sett konstant verdi. In commercial operations where casting is done with molding equipment including sink boxes, as opposed to continuous casting in a conventional mold, the chutes open directly into the sink box and are largely horizontal, which eliminates the use of nozzles and floats and allows for a reduction in time- the intervals between the pouring of metal for the successive ingots. Turbulence and associated oxide formations are also eliminated. It will be seen that the main purpose of using sinking boxes is to achieve productivity of the casting machine while at the same time achieving a cleaner metal by eliminating the nozzle and floating device. A more or less constant, but necessarily somewhat variable level for the metal is achieved by pouring it from the heating furnace into a largely horizontal chute system, from where it branches off to the individual sink boxes which thus act as reservoirs for the molten metal. During operation, the metallostatic height of the metal above the mold therefore lies within a range of values which primarily depends on the height at which the chutes enter the sink box and to a lesser extent on the metal level maintained by the operator in the chute system . During continuous casting operations that make use of molds equipped with sink boxes, maintaining a precisely constant metal height in the sink box is not easily achieved, as the length of the cooled mold is a constant in a given operation, and the rate of crucible immersion can adjusted to a largely constant value.

Det følger av dette at i en optimal anordning velges lengden av den avkjølte form og støpehastigheten (nedsenkningshastigheten for digelstenen) slik at reproduserbare resultater fås innenfor det ønskede område av metallostatisk høyde i synkeboksen. It follows from this that in an optimal arrangement the length of the cooled mold and the casting speed (the sinking speed of the crucible stone) are chosen so that reproducible results are obtained within the desired range of metallostatic height in the sinking box.

De vanskeligheter som har gjort seg gjeldende ved tidligere operasjoner hvor lengden av selve formen var sammenpasset stø-pehastigheten, var at den valgte kombinasjon av disse forhold ikke var i stand til å tåle den vanligvis store anvendte metallostatiske høyde. Som et resultat ble det nødvendig å gjøre bruk av en eller annen av et antall spesielle trekk i forbindelse med synkeboks-/formtilkoblingen for å begrense eller styre varmepverføringen i dette område. The difficulties that have manifested themselves in previous operations where the length of the mold itself was matched to the casting speed, was that the chosen combination of these conditions was not able to withstand the usually large metallostatic height used. As a result, it became necessary to employ one or other of a number of special features in connection with the sink/mold connection to limit or control heat transfer in this area.

Ifølge oppfinnelsen kjenntegnes fremgangsmåten ved at støpe-hastigheten for blokken velges i forhold til den vertikale utstrekning av den ikke-isolerte, avkjølte formseksjon og den metallostatiske trykkhøyde for det smeltede metall i synkeboksseksjonen således at koordinatene for disse verdier ligger innenfor en tredimensjonal modell konstruert i overensstemmel-se med kurvene ifølge fig. 3, idet støpehastigheten ligger i området 75-300 mm/min, den maksimale verdi av den avkjølte formlengde er 45 mm og den minimale verdi for den metallostatiske trykkhøyde er 38 mm. According to the invention, the method is characterized by the casting speed for the block being chosen in relation to the vertical extent of the non-insulated, cooled mold section and the metallostatic pressure height of the molten metal in the sink section so that the coordinates for these values lie within a three-dimensional model constructed in accordance - see with the curves according to fig. 3, the casting speed being in the range 75-300 mm/min, the maximum value of the cooled mold length is 45 mm and the minimum value for the metallostatic pressure height is 38 mm.

Ifølge ytterligere trekk ved oppfinnelsen velges den ikke-isolerte, avkjølte formseksjons lengde og støpehastighet slik at det tillates en variasjon på i det minste 2,5 cm i den metallostatiske trykkhøyde, idet verdien av denne ligger innenfor et område på 3,8 - 15 cm. According to further features of the invention, the length and casting speed of the non-insulated, cooled mold section are chosen so as to allow a variation of at least 2.5 cm in the metallostatic pressure height, the value of which lies within a range of 3.8 - 15 cm .

Ifølge en foretrukket utførelsesmåte holdes den metallostatiske trykkhøyden i synkeboksen innenfor området 6,3 - 15 cm, According to a preferred embodiment, the metallostatic pressure height in the sinking box is kept within the range 6.3 - 15 cm,

idet den vertikale utstrekning av den ikke-isolerte, avkjølte formseksjon ligger innenfor området 1,25 - 1,9 cm-og støpe-hastigheten i området 150 - 25 0 mm/min. the vertical extent of the non-insulated, cooled mold section being in the range of 1.25 - 1.9 cm and the casting speed in the range of 150 - 250 mm/min.

Ifølge en annen foretrukket utførelsesmåte holdes den metallostatiske trykkhøyden i synkeboksen på en verdi innenfor området 6,4 - 10 cm, idet den vertikale lengde av den ikke-isolerte, avkjølte formseksjon ligger innenfor området 0,6 - 2,5 cm og støpehastigheten ligger i området 140 - 300 mm/min. According to another preferred embodiment, the metallostatic pressure head in the sinking box is kept at a value within the range 6.4 - 10 cm, the vertical length of the non-insulated, cooled mold section being within the range 0.6 - 2.5 cm and the casting speed being in the range 140 - 300 mm/min.

Ifølge en tredje foretrukket utførelsesmåte holdes støpehastig-heten på 90 - 300 mm/min., idet den metallostatiske trykk-høyden i synkeboksen holdes innenfor området 3,8 - 15 cm og den vertikale lengde av den ikke-isolerte, avkjølte formseksjon er under 44 mm. According to a third preferred embodiment, the casting speed is kept at 90 - 300 mm/min., the metallostatic pressure height in the sink box is kept within the range 3.8 - 15 cm and the vertical length of the non-insulated, cooled mold section is below 44 etc.

Oppfinnelsen skal nå nærmere forklares under henvisning til The invention will now be explained in more detail with reference to

de vedlagte tegninger. the attached drawings.

Fig. 1 viser en støpeform med en påsatt synkeboks. Fig. 1 shows a mold with an attached sinking box.

Fig. 2 er en grafisk fremstilling av sammenhengen mellom støpehastighet og formlengde ved en bestemt metallostatisk Fig. 2 is a graphical representation of the relationship between casting speed and mold length for a particular metallostatic

trykkhøyde. pressure head.

Fig. 3 er en grafisk fremstilling av sammenhengen mellom formlengde og metallostatisk trykkhøyde ved forskjellige støpe-hastigheter. Fig. 3 is a graphical presentation of the relationship between mold length and metallostatic pressure height at different casting speeds.

I fig. 1 vises en form av den type som anvendes for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Anordningen som der vises går gjerne under betegnelsen nivåutstøpingsform ("Level-pour-mould"). Ved denne anordning er metallformen 1 forsynt med et vannkammer 2 for kjøling av veggen 3 og er utformet med en sliss 4 gjennom hvilken vannet strømmer direkte ned mot overflaten av støpeblokken 5 som kommer ut fra formen. En varmeisolert synkeboks eller samlebeholder 6 er understøttet på toppen av den varmeledende metallform 1 og det smeltede metall kommer inn i synkeboksen 6 gjennom rennen 7. In fig. 1 shows a form of the type used for carrying out the method according to the invention. The device shown there is often referred to as a level-pour-mould. With this device, the metal mold 1 is provided with a water chamber 2 for cooling the wall 3 and is designed with a slot 4 through which the water flows directly down towards the surface of the casting block 5 that comes out of the mold. A heat-insulated sink box or collection container 6 is supported on top of the heat-conducting metal form 1 and the molten metal enters the sink box 6 through the chute 7.

Selve formléngden er definert som den vertikale utstrekning The mold length itself is defined as the vertical extent

av formveggen 3 og er ikke variabel under støpeoperasjonen. Støpehastigheten reguleres ved hjelp av den hastighet ved hvilken digelstenen 8 beveger seg nedover. Selv om denne er variabel er det mulig å regulere digelstenens hastighet til så smale grenser at støpehastigheten kan betraktes som en på forhånd valgt konstant. Den metallostatiske trykkhøyde i nivåutstøpningen, synkeboksen 6, er avhengig av den vertikale avstand mellom bunnen av rennen 7 og toppen av formen 1 pluss metalldybden i rennen 7, og det har vist seg at ved praktisk drift av en støpemaskin forsynt med et stort antall former (som er vanlig i kommersiell praksis) har operatøren vanskeligheter med å kontrollere utstyret for å unngå variasjoner på opptil 2,5 cm i dybde av metallet i rennen 7 og synkeboksen 6. of the mold wall 3 and is not variable during the casting operation. The casting speed is regulated by means of the speed at which the crucible stone 8 moves downwards. Although this is variable, it is possible to regulate the speed of the crucible stone to such narrow limits that the casting speed can be regarded as a pre-selected constant. The metallostatic pressure head in the level casting, the sinking box 6, depends on the vertical distance between the bottom of the chute 7 and the top of the mold 1 plus the metal depth in the chute 7, and it has been shown that in practical operation of a casting machine equipped with a large number of molds ( which is common in commercial practice) the operator has difficulty in controlling the equipment to avoid variations of up to 2.5 cm in depth of the metal in the chute 7 and sink box 6.

Når man søker å finne en forklaring på de usikre resultater som er oppnådd når man følger tidligere erfaringer for produksjon av støpeblokker med jevn overflate ved en kontinuerlig støpeprosess, er det funnet at overflatefeil kan oppstå i synkeboksformer av den nevnte type på grunn av den relativt store metallostatiske høyde som anvendes sammenlignet med den høyde som anvendes for konvensjonelle støpeformer med flottør og dyse. Under eksperimentering hvor nivået av metallet i synkebokser ble holdt stort sett konstant ved hjelp av en flottør og dyse (i motsetning til kommersiell praksis) og under bruk av en avkjølt ikke-isolert form med en lengde på When seeking to find an explanation for the uncertain results obtained when following previous experiences for the production of ingots with a smooth surface by a continuous casting process, it has been found that surface defects can occur in sinker molds of the aforementioned type due to the relatively large metallostatic height used compared to the height used for conventional float and die moulds. During experimentation where the level of the metal in sink boxes was kept substantially constant by means of a float and nozzle (contrary to commercial practice) and when using a cooled non-insulated mold with a length of

3,8 cm som tidligere foreslått for synkeboksstøping, ble det funnet at tolererbar overflateglatthet for støpeblokkene kunne fåes bare ved trykkhøyder på 5 cm eller mindre av aluminium i synkeboksen, og at støpeblokker med bedre kvalitet bare kunne frembringes ved trykkhøyder på 2,5 cm eller mindre, hvilket er for lite til eat effektiv anvendelse av et synke-bokssystem slik dette vil fremgå av. den foregående diskusjon. Når en trykkhøyde på over cm ble anvendt, viste det seg at koldflytesømmer ble dannet uåvhengig å~v "støpehastigheten eller andre konvensjonelle variable trekk ved støpingen. En trykkhøyde på 10 cm er imidlertid vanlig ved synkeboksstøp-ning og ofte blir større høyder anvendt. 3.8 cm as previously proposed for sink casting, it was found that tolerable surface smoothness for the ingots could only be obtained at pressure heights of 5 cm or less of aluminum in the sink, and that better quality ingots could only be produced at pressure heights of 2.5 cm or less, which is too little for effective use of a sink-box system, as will be seen from this. the preceding discussion. When a pressure height of over cm was used, it turned out that cold flow seams were formed independently of the casting speed or other conventional variable features of the casting. However, a pressure height of 10 cm is common in sink casting and often greater heights are used.

Under ytterligere eksperimenter ble en konstant trykkhøyde på 6.3 cm opprettholdt som et omtrentlig minimum for det nomi-nelle nivå som kunne anvendes i en praktisk anvendelig nivå-utstøpningssynkeboksform, selv om det under visse omstendig-heter var mulig å anvende så lite som 3,8 cm trykkhøyde. During further experiments, a constant pressure head of 6.3 cm was maintained as an approximate minimum for the nominal level that could be used in a practical level casting sink form, although in certain circumstances it was possible to use as little as 3.8 cm pressure height.

Under disse eksperimenter ble avkjølte former med forskjellige lengder mellom 0,6 cm og 4,4 cm prøvet i forbindelse med støpehastigheter som varierer mellom 7,5 cm/min og 30 cm/min og resultatet er avsatt på fig. 2. I dette eksperiment kommer kjølevannet i kontakt med overflaten av støpeblokken ved 0,3 til 0,5 cm under den nedre kant av formen. Det viste seg at støping under forhold innenfor (til høyre for) kurven A ga støpeblokker som hadde godtagbare overflatedefekter, slik at de kunne selges som ekstruderte seksjoner, idet de beste over-flateegenskaper ble oppnådd innenfor område mellom linjen B og den nedre kant av kurven A. During these experiments, cooled molds of different lengths between 0.6 cm and 4.4 cm were tried in conjunction with casting speeds varying between 7.5 cm/min and 30 cm/min and the result is set out in fig. 2. In this experiment, the cooling water contacts the surface of the ingot at 0.3 to 0.5 cm below the lower edge of the mold. Casting under conditions within (to the right of) curve A was found to produce ingots having acceptable surface defects such that they could be sold as extruded sections, the best surface properties being obtained within the area between line B and the lower edge of the curve A.

I en ytterligere serie av eksperimenter ble virkningen av trykk-høyder fra 0,63 cm til 15 cm prøvet i forbindelse med av-kjølte former med forskjellige lengder mellom 0,63 cm og 4.4 cm i forhold til støpehastighetene. Resultatet av disse prøver er vist i fig. 3, hvor linjene C, D, E og F viser grense-forholdene, innenfor hvilke støpeblokker med jevn overflate ble oppnådd med støpehastigheter på henholdsvis 10 cm/min., 15 cm/ min., 20 cm/min. og 25 cm/min. I hvert tilfelle fikk man støpe-blokker med den jevneste overflate når forholdene lå nær den venstre kant av området omsluttet av kurven. Kurvene G og H, som delvis er ekstrapolert fra ukomplette data, indikerer forholdene for trykkhøyde og avkjølt formlengde for produksjon av støpeblokker med jevn overflate ved forholdsvis 8,8 cm/min. og 12,5 cm/min. På grunn av at det er meget vanskelig i praksis å arbeide med trykkhøyder på 5 cm eller mindre i synkeboksen, vil det forstås at operasjon med en støpehastighet under 10 cm/ min. er utilfredsstillende og det er å foretrekke å anvende høyere støpehastighet. Det "antas at riktig justering av lengden av den avkjølte form, kan støpeblokker med jevn overflate fås med støpehastigheter opptil 40 cm/min. og med trykkhøyder innenfor området av 6,3 cm - 10 cm. In a further series of experiments, the effect of pressure heights from 0.63 cm to 15 cm was tested in connection with cooled molds of various lengths between 0.63 cm and 4.4 cm in relation to the casting rates. The result of these tests is shown in fig. 3, where the lines C, D, E and F show the boundary conditions within which ingots with a smooth surface were obtained at casting speeds of 10 cm/min., 15 cm/min., 20 cm/min respectively. and 25 cm/min. In each case, casting blocks with the smoothest surface were obtained when the conditions were close to the left edge of the area enclosed by the curve. Curves G and H, which are partly extrapolated from incomplete data, indicate the conditions for pressure head and cooled mold length for the production of ingots with a smooth surface at relatively 8.8 cm/min. and 12.5 cm/min. Due to the fact that it is very difficult in practice to work with pressure heights of 5 cm or less in the sinking box, it will be understood that operation with a casting speed of less than 10 cm/min. is unsatisfactory and it is preferable to use a higher casting speed. It is believed that by properly adjusting the length of the cooled mold, ingots with a smooth surface can be obtained at casting speeds up to 40 cm/min and with pressure heights in the range of 6.3 cm - 10 cm.

Disse kurver ble oppnådd med sirkulære ikke-isolerte former These curves were obtained with circular non-isolated shapes

med 15 cm diameter og med en aluminiumslegering som inneholdt 0,18 % Fe, 0,50 % Mg og 0,44 % Si, en standard magnesium-silisium-legering for produksjon av ekstruderte seksjoner. with 15 cm diameter and with an aluminum alloy containing 0.18% Fe, 0.50% Mg and 0.44% Si, a standard magnesium-silicon alloy for the production of extruded sections.

Ved eksperimenter utført med samme legering i former med en diameter på 11 cm viste det seg at man fikk støpeblokker med jevn overflate med en hastighet på 22,5 cm/min. med en ikke-isolert form med lengde på 0,94 cm til 1,2 5 cm med trykkhøyder i området 10 - 15 cm som falier nær det som vises ved kurvene E og F. Experiments carried out with the same alloy in molds with a diameter of 11 cm showed that ingots with a smooth surface were obtained at a speed of 22.5 cm/min. with a non-insulated shape of 0.94 cm to 1.25 cm in length with pressure heights in the range of 10 - 15 cm falling close to that shown by curves E and F.

Lignende kurver oppnådd med andre legeringer viser noen snu\ variasjoner fra dem som fås med den ovennevnte legering og er vist i fig. 3. Slike variasjoner viser seg å skyldes variasjoner i varmeledning for legeringen ved overgang fra flytende til fast tilstand. Høyere ledningsevne i metallet fører til nødvendigheten av større formlengde. ' Similar curves obtained with other alloys show some slight variations from those obtained with the above alloy and are shown in fig. 3. Such variations turn out to be due to variations in heat conduction for the alloy during the transition from liquid to solid state. Higher conductivity in the metal leads to the necessity of greater mold length. '

De kurver som er vist i fig. 3 muliggjør utlesing av at når The curves shown in fig. 3 makes it possible to read out that when

det anvendes en støpehastighet på 13,8 cm/min. i forbindelse med en trykkhøyde i området 6,3-10 cm som er typisk ved a casting speed of 13.8 cm/min is used. in connection with a pressure height in the range of 6.3-10 cm which is typical of wood

synkeboksformstøping, vil støpeblokker med jevn overflate fås ved denne hastighet når de avkjølte formlengder ligger i størrelsesorden 2,2 cm. Praktiske prøver ved 12,5 cm/min. viser at støpeblokker med jevn overflate fås med avkjølte formlengder på 1,9 cm og 2,2 cm og at koldflytesømmer gjør seg gjeldende når formlengder bare er 1,56 cm.. sinker mold casting, ingots with a smooth surface will be obtained at this speed when the cooled mold lengths are of the order of 2.2 cm. Practical tests at 12.5 cm/min. shows that casting blocks with a smooth surface are available with cooled mold lengths of 1.9 cm and 2.2 cm and that cold flow seams are effective when mold lengths are only 1.56 cm..

Fra kurven F kan utleses at en støpeblokk med godtagbar jevn overflate kan støpes med høyere støpehastighet under trykk-høydeforhold for synkeboksformen under anvendelse av en av-kjølt formlengde i størrelsesorden 2,5 cm. Dette ble be-kreftet ved å støpe en blokk på 2 7,5 cm/min. i en form som har en avkjølt lengde på 1,9 cm og en trykkhøyde på 6, 3 - 10 cm. Ved fremstilling av støpeblokker ved hjelp av et støpeapparat for nivåutstøpning med synkeboksformer ligger det godt innenfor grensene for operatørens dyktighet å holde trykkhøyden innenfor dette området. From the curve F it can be read that a casting block with an acceptable smooth surface can be cast at a higher casting speed under pressure-height conditions for the sinker mold using a cooled mold length of the order of 2.5 cm. This was confirmed by casting a block at 27.5 cm/min. in a mold that has a cooled length of 1.9 cm and a pressure height of 6.3 - 10 cm. When producing ingots using a casting apparatus for level casting with sinker molds, it is well within the limits of the operator's skill to keep the pressure head within this range.

Ser man på fig. 3 og de ovenfor nevnte ytterligere eksperi-mentelle data vil det sees at støpeblokker med jevn overflate kan fremstilles med støpehastigheter på 13,8 cm/min. og oppover når det anvendes former som har en avkjølt lengde i størrelsesområdet 1,9-2,2 cm og trykkhøyde-forhold som er typiske for synkeboks-formstøping, mens godtagbar jevn overflate for støpeblokkené kan fremstilles ved støpehastighet på . 15 cm/min. og oppover når man gjør bruk av former som har en avkjølt lengde i området .1,3 cm - 2,2 cm under samme trykkforhold. Looking at fig. 3 and the above-mentioned additional experimental data, it will be seen that casting blocks with a smooth surface can be produced with casting speeds of 13.8 cm/min. and upwards when molds are used that have a cooled length in the size range of 1.9-2.2 cm and pressure height conditions that are typical for sinker mold casting, while an acceptable smooth surface for the casting block can be produced at a casting speed of . 15 cm/min. and upwards when using molds that have a cooled length in the range .1.3 cm - 2.2 cm under the same pressure conditions.

Av kurvene i fig. 3 kan en fast modell bygges opp, hvorfra man kan utlese kombinasjonene av trykkhøyder, avkjølte lengder og støpehastigheter, for hvilke støpeblokker kan fås med jevn overflate. Of the curves in fig. 3, a fixed model can be built up, from which the combinations of pressure heights, cooled lengths and casting speeds can be read out, for which ingots with a smooth surface can be obtained.

Betraktes kurvene C og D sees det at støpehastigheten økes i området 10 cm/min. til 15 cm/min., idet maksimum godtagbar trykkhøyde raskt øker. Som det vil sees er ved 10 cm/ min. den maksimalt tillatte trykkhøyde for oppnåelse av støpe-blokker med jevn overflate omkring 6,3 cm. Ved 8,8 cm/min. støpehastighet er det mulig å få støpeblokker med jevn overflate med en maksimums trykkhøyde på omkring 5 cm og til-hørende formlengde. Maksimal trykkhøyde for støpeblokker med jevn overflate øker til omkring 10 cm ved 13,8 cm/min. Hvor det er nødvendig å begrense støpehastigheten for å hindre sentral sprekkdannelse skal følgelig størst mulig støpehastig-het anvendes og den blanke formlengde og trykkhøyden velges ut fra betraktninger av den nevnte modell som fås fra kurvene i If curves C and D are considered, it can be seen that the casting speed is increased in the range of 10 cm/min. to 15 cm/min., with the maximum acceptable pressure head rapidly increasing. As will be seen is at 10 cm/min. the maximum permissible pressure height for obtaining casting blocks with a smooth surface is about 6.3 cm. At 8.8 cm/min. casting speed, it is possible to obtain casting blocks with a smooth surface with a maximum pressure height of around 5 cm and corresponding mold length. The maximum pressure head for ingots with a smooth surface increases to about 10 cm at 13.8 cm/min. Where it is necessary to limit the casting speed to prevent central crack formation, the highest possible casting speed must therefore be used and the blank mold length and pressure height are selected based on considerations of the aforementioned model obtained from the curves in

fig. 3. fig. 3.

Det vil sees at når man utstyrer et støpebord for synkeboks-støper vil støpning fotrinnsvis skje med former som har en avkjølt lengde på 1,9-2,2 cm, idet derved tillates større variasjoner av støpehastighet over området 12,5 - 30 cm/miri. når slike støpehastigheter er godtagbare. Hvis den nedre støpehastighetsgrense på 15 cm/min. er godtagbar, kan det være å foretrekke å forsyne bordet med former som har en av-kjølt lengde så liten som 1,3 cm, idet slike former vil gi ganske jevne overflater ved disse høye støpehastigheter. It will be seen that when you equip a casting table for sinker castings, casting will generally take place with molds that have a cooled length of 1.9-2.2 cm, thereby allowing greater variations in casting speed over the range 12.5 - 30 cm/ miri. when such casting rates are acceptable. If the lower casting speed limit of 15 cm/min. is acceptable, it may be preferable to supply the table with molds having a cooled length as small as 1.3 cm, as such molds will give fairly even surfaces at these high casting speeds.

Av disse kurver sees det at trykkhøyder opp til 15 cm kan anvendes ved formlengder i området 0,63 - 1,9 cm hvis støpe-hastigheten er på 15 cm/min. eller hoe over (opp til 25 cm/min.). From these curves it can be seen that pressure heights of up to 15 cm can be used with mold lengths in the range 0.63 - 1.9 cm if the casting speed is 15 cm/min. or hoe over (up to 25 cm/min.).

Mekanismen for denne prosess er antatt å bestå i utbalansering av det nedadrettede metallostatiske trykk som presser metallet ut mot veggen av formen ved overgangen mellom synkeboksen og den avkjølte form med sammentrekkende k raft utøvet av kjøle— middelet som tilføres under formen for å opprettholde stabilitet for metallmenisken. The mechanism for this process is believed to consist in balancing the downward metallostatic pressure that pushes the metal out against the wall of the mold at the junction between the sink and the cooled mold with the contraction force exerted by the coolant supplied under the mold to maintain stability of the metal meniscus .

Det har vist seg at når man følger nærværende oppfinnelses prinsipper er en ganske bred variasjon i overhenget av synkeboksen i forhold til formen mulig uten å ha noen vesentlig innvirkning på overflaten av den fremstilte støpeblokk. Det er således funnet at et overheng i området 0,3 - 5 cm er tillatelig. Det viser seg også at en spalte på opp til 0,025 cm mellom den avkjølte form og synkeboksen er tillatelig. It has been found that when following the principles of the present invention, a fairly wide variation in the overhang of the sink box in relation to the mold is possible without having any significant effect on the surface of the manufactured ingot. It has thus been found that an overhang in the range of 0.3 - 5 cm is permissible. It also turns out that a gap of up to 0.025 cm between the cooled form and the sink box is permissible.

Det er en særlig fordel ved oppfinnelsen at den muliggjør It is a particular advantage of the invention that it enables

jevn overflate for støpeblokkene bare ved å velge passende støpehastigheter og lengde av den avkjølte form for anvendelse i forbindelse med trykkhøyder i de områder som er praktiser-bare for nivåutstøpings-synkeboksformer. Det er unødvendig å anvende spesielt hjelpeutstyr for å kontrollere stabiliteten av menisken. smooth surface for the ingots only by selecting appropriate casting rates and length of the cooled mold for use in conjunction with pressure heads in the areas practicable for level casting sinker molds. It is unnecessary to use special auxiliary equipment to check the stability of the meniscus.

For ikke å forstyrre balansen mellom virkningene av den metallostatiske høyde og avkjølingen under formen er det høyst ønskelig å unngå enhver rystelse ("bumping") av støpeblokken på grunn av fordampning av vann mellom digelstenen og blokkens nedre ende, særlig når denne til å begynne med kommer ut fra formen. Det er velkjent at den nedre ende av en støpeblokk støpt på et flatt bord, blir noe buet (konveks) som et resultat av fjernelse av varme ved hjelp av kjølemiddelet som tilføres under formen. Fortrinnsvis kan det anvendes en digelsten som har et noe opphøyet midtparti for å redusere muligheten for inneslutting av kjølevann mellom denne ende av blokken og digelstenen. 1 forbindelse med støping av støpeblokker med 15 cm diameter har det vist seg tilfredsstillende å heve de midtre 7,5 cm av digelstenen 0,63 cm i forhold til dens omkrets. In order not to disturb the balance between the effects of the metallostatic height and the cooling under the mold, it is highly desirable to avoid any shaking ("bumping") of the ingot due to evaporation of water between the crucible and the lower end of the ingot, especially when this initially emerges from the form. It is well known that the lower end of an ingot cast on a flat table becomes somewhat curved (convex) as a result of the removal of heat by the coolant supplied under the mold. Preferably, a crucible stone can be used which has a slightly raised central part to reduce the possibility of entrapment of cooling water between this end of the block and the crucible stone. 1 connection with the casting of ingots of 15 cm diameter, it has been found satisfactory to raise the middle 7.5 cm of the crucible stone 0.63 cm in relation to its circumference.

Selvom det har vært vanlig ved produksjon av støpeblokker be-regnet for andre øyemed, er prosessen ifølge oppfinnelsen først og fremst tenkt anvendt ved produksjon av runde ekstruderte støpeblokker i området 7,5 - 22,5 cm diameter. Ekstruderte støpeblokker av aluminium blir vanligvis støpt i aluminium-magnesium-silisium-legeringer av den type som allerede er nevnt i forbindelse med eksperimentene anskueliggjort i fig. Although it has been common in the production of casting blocks calculated for other purposes, the process according to the invention is primarily intended to be used in the production of round extruded casting blocks in the range of 7.5 - 22.5 cm diameter. Extruded ingots of aluminum are usually cast in aluminium-magnesium-silicon alloys of the type already mentioned in connection with the experiments illustrated in fig.

2 og 3. 2 and 3.

Claims

1. Process for the production of circular ingots of Al-Mg-Si alloys with a smooth surface by direct cooled continuous casting process, in which molten metal is poured into a mold which is open at the ends and coolant is supplied directly to the surface of the ingot when this exiting the mold, which mold comprises a lower uninsulated, cooled mold section for contact with the molten metal to thereby provide a solidified circumferential layer for the ingot as it moves downwards and a thermally insulated sink section containing a pool of molten metal located above the non-insulated, cooled mold section, the sinker section having a lower end edge surface with a flat surface largely perpendicular to the axis of the mold, characterized in that the casting speed for the block is selected in relation to the vertical extent of the non-insulated, cooled mold section and the metallostatic pressure height for the molten metal in the sinking-box six ion so that coordinate one for these values lies within a three-dimensional model constructed in accordance with the curves according to fig. 3, the casting speed being in the range 75 - 300 mm/min., the maximum value of the cooled mold length is 4 5 mm and the minimum value for the metallostatic pressure height is 38 mm.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the length of the non-insulated, cooled mold section and the casting speed are chosen so that a variation of at least 2.5 cm is allowed in the metallostatic pressure height, the value of which lies within a range of 3.8 - 15 cm.

3. Method as stated in claim 1, characterized in that the metallostatic pressure height in the sink box is kept within the range 6.3 - 15 cm, the vertical extent of the non-insulated, cooled mold section lies within the range 1.25-1.9 cm and the casting speed in the range 150 - 250 mm/min.

4. Method as stated in claim 1, characterized in that the metallostatic pressure height in the sink box is kept at a value within the range 6.4 - 10 cm, the vertical length of the insulated, cooled mold section being within the range 0.6 - 2.5 cm and the casting speed is in the range 140 - 300 mm/min.

5. Method as stated in claim 1, characterized in that the casting speed is kept at 90 - 300 mm/min., that the metallostatic pressure height in the sinking box is kept within the range 3.8 - 15 cm and that the vertical length of the non-insulated, cooled shape section is below 4 <4> nm.