DE102017102326A1 - Method and device for producing cast blocks - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken (1), bei dem eine Metallschmelze über eine Zuführeinrichtung (18) in eine nach unten offene Kokille (12) abgegeben wird, wobei der erstarrte Bereich des Gussblocks (1) während des Gießvorgangs aus der Kokille (12) abgezogen wird, und wobei gegen Gießende flüssiges Metall zugeführt wird, um zumindest die bei der Erstarrung auftretende Schrumpfung auszugleichen. Weiterhin ist es vorgesehen, dass zum Zuführen des flüssigen Metalls gegen Gießende ein den Querschnitt des Gussblocks (1) vorzugsweise zumindest bereichsweise überdeckendes Isoliergefäß (25; 25a) in Wirkverbindung mit der Kokille (12) angeordnet wird, und dass ein von dem Isoliergefäß (25; 25a) gebildeter Speicherraum (40) mit flüssigem Metall gefüllt wird, wobei das flüssige Metall den Gussblock (1) auf der dem Isoliergefäß (25; 25a) zugewandten Seite zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest nahezu vollständig überdeckt.The invention relates to a method for producing cast blocks (1), in which a molten metal is discharged via a feed device (18) into a downwardly open mold (12), wherein the solidified region of the cast block (1) leaves the mold during the casting process (12) is withdrawn, and wherein at the end of pouring liquid metal is supplied to compensate for at least the shrinkage occurring during solidification. Furthermore, it is provided that, for supplying the liquid metal against the end of the casting, an insulating vessel (25; 25a) preferably overlapping the cross section of the cast block (1) is arranged in operative connection with the mold (12), and one of the insulating vessel (25 25a) is filled with liquid metal, the liquid metal covering the cast block (1) on the side facing the insulating vessel (25; 25a) at least partially, preferably at least almost completely.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention relates to a method for producing cast blocks according to the preamble of
Aus der
Weiterhin ist es bei der Ausbildung von Gussblöcken mittels Standkokillen, d.h. bei Kokillen, bei denen kein Abzug des Gussblocks aus der Kokille während des Gießvorgangs erfolgt, an sich bekannt, nach dem Gießende die offene Stirnseite der Kokille mit einer Haube abzudecken, um den sogenannten Blockkopf warmzuhalten, damit entsprechend der fortschreitenden Erstarrung flüssiger Stahl in das Blockinnere nachfließen kann. Hierzu dienen sogenannte exotherme Haubenaufsätze, die ggf. zusätzlich in Verbindung mit exothermen Pulvern verwendet werden.Furthermore, it is in the formation of ingots by means of chill, i. in molds in which no deduction of the ingot from the mold during the casting process, known per se, after the pouring end to cover the open end of the mold with a hood to keep the so-called block head warm, so according to the progressive solidification liquid steel into the block interior can flow. For this serve so-called exothermic hood attachments, which may be used in addition in conjunction with exothermic powders.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass auch der Querschnitt des Gussblocks gegen Gießende, d.h. der entsprechende Stirnbereich des Gussblocks qualitativ hochwertig ist, d.h. insbesondere keine Fehlstellen wie Primärlunker usw. aufweist. Dadurch ist es möglich, zumindest nahezu die gesamte Länge des Gussblocks für die Weiterverarbeitung zu nutzen.The method according to the invention for the production of cast blocks with the features of
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, einerseits durch Zuführen von flüssigem Metall gegen Gießende das durch die Erstarrung des flüssigen Metalls verminderte Volumen auszugleichen, wobei durch den Erstarrungsprozess ohne Zuführen von flüssigem Metall die Gefahr von qualitätsmindernden Fehlstellen auftreten würde, und dass andererseits der Erstarrungsprozess insofern optimiert bzw. verzögert wird, als dass ein Isoliergefäß zur Speicherung des flüssigen Metalls verwendet wird, das den Gussblock auf dem Isoliergefäß zugewandten Seite zumindest teilweise überdeckt. Dadurch weist das verwendete Isoliergefäß einen Doppelnutzen auf: Zum einen dient es als Speichervolumen für das flüssige Metall, so dass auch ohne zusätzliche Maßnahmen wie bzw. Dosiereinrichtungen stets genügend flüssiges Metall zur Verfügung steht, um das durch den Schrumpfungsprozess entstehende Volumen des Gussblocks auszugleichen, und dass zum anderen durch die isolierenden Eigenschaften des Isoliergefäßes eine relativ langsame Erstarrung des Metalls am Gussblockende stattfindet, was sich qualitätsverbessernd auf die Struktur bzw. den Querschnitt des Gussblocks (Vermeidung von Fehlstellen) auswirkt, so dass eine höhere Ausbringung ermöglicht wird. Die verzögerte Erstarrung der flüssigen Schmelze kann ggf. durch zusätzliche Maßnahmen, wie eine Heizeinrichtung (z.B. einen Brenner wie einen Porenbrenner), die Zugabe von exothermem Pulver oder auch durch elektromagnetisches Rühren unterstützt werden.The invention is based on the idea of balancing the volume reduced by the solidification of the liquid metal by supplying liquid metal to the end of the casting, whereby the risk of quality-reducing defects would occur due to the solidification process without supplying liquid metal, and on the other hand the solidification process is optimized to that extent or delayed, than that an insulating vessel is used for storing the liquid metal, which covers the ingot on the insulating vessel side facing at least partially. On the one hand, it serves as a storage volume for the liquid metal, so that even without additional measures such as metering always sufficient liquid metal is available to compensate for the resulting by the shrinkage process volume of the ingot, and on the other hand, due to the insulating properties of the insulating vessel, a relatively slow solidification of the metal takes place at the end of the casting block, which has an effect on improving the quality of the structure or the cross section of the casting block (avoidance of defects) so that a higher output is made possible. Optionally, the delayed solidification of the liquid melt may be assisted by additional measures such as a heater (e.g., a burner such as a pore burner), the addition of exothermic powder, or also by electromagnetic stirring.
Konkret wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass zum Zuführen des flüssigen Metalls gegen Gießende ein den Querschnitt des Gussblocks zumindest bereichsweise überdeckendes Isoliergefäß in Wirkverbindung mit der Kokille angeordnet wird, und dass ein von dem Isoliergefäß gebildeter Speicherraum mit flüssigem Metall gefüllt wird, wobei das flüssige Metall den Gussblock auf der dem Isoliergefäß zugewandten Seite zumindest bereichsweise überdeckt.Specifically, the invention proposes that for supplying the liquid metal against pouring a cross-section of the ingot at least partially covering the insulating vessel is arranged in operative connection with the mold, and that a formed by the insulating vessel storage space is filled with liquid metal, wherein the liquid metal the ingot at least partially covered on the side facing the insulated vessel.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von Gussblöcken sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous embodiments and further developments of the method according to the invention for the production of cast blocks are listed in the subclaims.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Befüllen des Speicherraums des Isoliergefäßes über das Zuführelement (zum Beispiel in Form eines sogenannten Schattenrohrs oder Tauchrohres) erfolgt, das auch während des normalen Gießvorgangs Verwendung findet. Es sind somit keine zusätzlichen Elemente bzw. Einrichtungen zum Zuführen von flüssigem Metall erforderlich.It is particularly advantageous if the filling of the storage space of the insulating vessel takes place via the feed element (for example in the form of a so-called shadow tube or dip tube), which is also used during the normal casting process. Thus, no additional elements or means for supplying liquid metal are required.
Um für den Fall, dass nach dem Erstarren des Querschnitts des Gussblocks sowie des in dem Speicherraum des Isoliergefäßes befindlichen Metalls das Isoliergefäß von dem Gussblockende bzw. der Kokille entfernt werden soll, um den Gussblock aus der Kokille abzuziehen, kann es vorgesehen sein, dass bis zum Erstarren des Gussblocks und des im Speicherraum des Isoliergefäßes befindlichen Metalls die Abzugsbewegung des Gussblocks unterbrochen wird. Insbesondere wird dadurch auch sichergestellt, dass bis zum Erstarren des flüssigen Metalls sich dieses innerhalb des Isoliergefäßes bzw. des Speicherraums des Isoliergefäßes befindet und somit eine bestimmte Geometrie am Gussblockende erzeugt wird. In order, in the event that after the solidification of the cross section of the ingot as well as the metal located in the storage space of the insulating vessel, the insulating vessel to be removed from the Gußblockende or the mold to remove the ingot from the mold, it may be provided that until for solidification of the ingot and the metal located in the storage space of the insulating vessel the withdrawal movement of the ingot is interrupted. In particular, this also ensures that until solidification of the liquid metal, this is within the isolation vessel or the storage space of the isolation vessel and thus a certain geometry is generated at the end of the casting block.
Da sich das Speichern des flüssigen Metalls bis zu seiner Erstarrung im Isoliergefäß aufgrund der dadurch relativ langsamen Erstarrung des Metalls grundsätzlich qualitätssteigernd auswirkt, kann es darüber hinaus alternativ vorgesehen sein, dass für den Fall, dass das Isoliergefäß nach der Erstarrung des Metalls nicht von dem Gussblock abgenommen werden soll, zwar die Abzugsbewegung des Gussblocks aus der Kokille während des Erstarrungsprozesses unterbrochen wird, anschließend jedoch der erstarrte Block zusammen mit dem Isoliergefäß über bzw. aus der Kokille abgezogen wird.Since the storage of the liquid metal until its solidification in the insulated vessel due to the resulting relatively slow solidification of the metal basically increases the quality, it may also be alternatively provided that in the event that the insulating vessel after the solidification of the metal not from the ingot is to be removed, although the withdrawal movement of the ingot from the mold is interrupted during the solidification process, but then the solidified block is withdrawn together with the insulating vessel on or from the mold.
Zur weiteren Beschleunigung des Herstellprozesses durch eine Minimierung der Rüstzeit und die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit kann es alternativ jedoch auch vorgesehen sein, dass bereits während der Erstarrung des flüssigen Metalls begonnen wird, den Gussblock zusammen mit dem Isoliergefäß aus der Kokille abzuziehen.In order to further accelerate the manufacturing process by minimizing the set-up time and increasing the plant availability, however, it may alternatively also be provided that, already during the solidification of the liquid metal, the casting block is removed from the mold together with the insulating vessel.
Um beim Befüllen des Speicherraums des Isoliergefäßes mit dem flüssigen Metall zu vermeiden, dass das Isoliergefäß aufschwimmt bzw. axial aus der Kokille herausgehoben wird und somit flüssiges Metall aus der Kokille austritt, ist es darüber hinaus vorgesehen, dass zumindest während des Befüllens des Speicherraums des Isoliergefäßes mit dem flüssigen Metall das Isoliergefäß mit der Kokille fest verbunden wird oder durch ein separates Bauteil beschwert istIn order to avoid when filling the storage space of the insulating vessel with the liquid metal that the insulating floats or is lifted axially out of the mold and thus liquid metal exiting the mold, it is also provided that at least during filling of the storage space of the Isoliergefäßes with the liquid metal, the insulating vessel is firmly connected to the mold or is weighted by a separate component
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit des flüssigen Metalls bzw. der Verzögerung der Erstarrung wird erzielt, wenn dem Speicherraum des Isoliergefäßes zusätzlich neben dem flüssigen Metall Hilfsmittel, insbesondere exotherme Pulver, zugegeben werden. Dies ermöglicht es insbesondere, dass auf eine zusätzliche, mit dem Isoliergefäß verbundene Heizeinrichtung verzichtet werden kann.A further improvement in terms of reducing the cooling rate of the liquid metal or the retardation of the solidification is achieved if in addition to the liquid metal aids, in particular exothermic powders, are added to the storage space of the insulating vessel. This makes it possible, in particular, that it is possible to dispense with an additional heating device connected to the insulating vessel.
Eine weitere Verbesserung hinsichtlich der Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit findet statt, wenn im Bereich des Isoliergefäßes z.B. eine induktive Spule installiert ist.A further improvement in the cooling rate reduction occurs when, in the region of the isolation vessel, e.g. an inductive coil is installed.
Eine besonders einfache Montage des Isoliergefäßes im Bereich der Kokille wird ermöglicht, wenn zur Montage des Isoliergefäßes an der Kokille das Zuführelement zum Zuführen des flüssigen Metalls zeitweise aus dem Bereich der Kokille entfernt wird. Dadurch kann insbesondere das Isoliergefäß ohne das in Überdeckung mit dem Querschnitt der Kokille bzw. in die Kokille eintauchende Zuführelement oberhalb der Kokille positioniert werden. Gleichzeitig ist eine gute Zugänglichkeit zur Oberseite der Kokille während des normalen Gießvorgangs, d.h. vor Gießende sichergestellt, da dann sich das Isoliergefäß außerhalb des Bereichs der Zuführeinrichtung bzw. der Kokille befindet.A particularly simple installation of the insulating vessel in the region of the mold is made possible when the feeding element for supplying the liquid metal is temporarily removed from the region of the mold for mounting the insulating vessel on the mold. As a result, in particular the insulating vessel can be positioned above the mold without the feeding element immersed in coincidence with the cross section of the mold or in the mold. At the same time, good accessibility to the top of the mold during the normal casting process, i. ensured before pouring because then the isolation vessel is outside the range of the feeder or the mold.
Um die Zugänglichkeit zur Kokille während des Gießvorgangs nicht zu beeinträchtigen kann das Isoliergefäß alternativ auch unter am Zwischengefäß aufgehängt sein, wobei nach Gießende das Isoliergefäß mit vorhandenen Ablassvorrichtungen auf oder teilweise in die Kokille abgelassen werden kann.In order not to adversely affect the accessibility to the mold during the casting process, the insulated vessel can alternatively also be suspended below at the intermediate vessel, wherein after the end of the casting the insulating vessel can be drained with existing discharge devices onto or partially into the mold.
Um die der Oberseite des Gussblocks bzw. der flüssigen Schmelze zugewandte Stirnseite des Isoliergefäßes möglichst nah an die Metallschmelze des Gussblocks in der Kokille heranzuführen, und somit eine direkte Zugänglichkeit des in den Speicherraum des Isoliergefäßes befindlichen flüssigen Metalls zur noch flüssigen Schmelze des Gussblocks zu ermöglichen, ist es darüber hinaus von Vorteil, wenn das Isoliergefäß mit einer dem Gussblock zugewandten Stirnseite in den Öffnungsquerschnitt der Kokille eingeführt wird.In order to introduce as close as possible to the molten metal of the ingot in the mold, the front side of the insulating block facing the upper side of the cast block or the liquid melt, and thus to allow direct accessibility of the liquid metal in the storage space of the insulating vessel to the still liquid melt of the ingot, In addition, it is advantageous if the insulated vessel is introduced into the opening cross-section of the mold with an end face facing the cast block.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei sich die Vorrichtung dadurch auszeichnet, dass ein Isoliergefäß verwendet wird, das einen Speicherraum zur Aufnahme von flüssigem Metall ausbildet, wobei das Isolierelement einen Durchgang für ein Zuführelement für flüssiges Metall, insbesondere in Form eines in Richtung der Kokille heb- und senkbaren Schattenrohrs oder Tauchrohres aufweist.The invention also includes an apparatus for carrying out a method according to the invention thus far described, wherein the apparatus is characterized in that an insulating vessel is used, which forms a storage space for receiving liquid metal, wherein the insulating member has a passage for a supply element for liquid metal, in particular in the form of a raised in the direction of the mold and lowered shadow tube or dip tube.
Eine besonders bevorzugte konstruktive Ausgestaltung des Isoliergefäßes sieht vor, dass dieses im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet ist. Dadurch wird insbesondere die Verwendung des für den normalen Gießvorgang üblicherweise verwendeten Zuführelements (das als Schattenrohr oder Tauchrohr bezeichnet wird) ermöglicht, das in axialer Richtung weiterhin frei beweglich angeordnet ist und nicht durch die Anwesenheit des Isolierelements an seiner Beweglichkeit gehindert ist. Die Form des Isoliergefäßes kann dabei im Querschnitt zum Beispiel zylindrisch, konisch oder pyramidenförmig ausgebildet sein. Auch sind sowohl einteilige, als vorzugsweise auch mehrteilig ausgebildete Isoliergefäße möglich.A particularly preferred structural embodiment of the insulating vessel provides that this is formed substantially sleeve-shaped. As a result, in particular the use of the feeding element normally used for the normal casting process (which is called a shadow tube or dip tube) is made possible, which is further arranged to be freely movable in the axial direction and is not hindered by the presence of the insulating element in its mobility. The shape of the insulating vessel can be formed in cross-section, for example, cylindrical, conical or pyramidal be. Also both one-piece, and preferably also multi-part formed Isoliergefäße are possible.
Wenn es vorgesehen ist, das Isoliergefäß zusammen mit dem Gussblockende über die Kokille abzuziehen, ist es erforderlich bzw. vorgesehen, dass das Isoliergefäß über seine gesamte axiale Erstreckung einen Querschnitt aufweist, der geringer ist als der Öffnungsquerschnitt der Kokille über deren gesamte Länge.When it is intended to withdraw the insulating vessel together with the casting block end via the mold, it is necessary or provided that the insulating vessel has over its entire axial extent a cross section which is smaller than the opening cross section of the mold over its entire length.
Eine axiale Fixierung des Isoliergefäßes im Bereich der Kokille, das einerseits erforderlich ist, um das oben angesprochene Aufschwimmen des Isoliergefäßes beim Füllen des Speicherraums des Isoliergefäßes mit dem flüssigen Metall zu verhindern, und das andererseits den Abtrennvorgang des Gussblockendes von dem Isoliergefäß für den Fall erleichtert, dass lediglich der Gussblock, nicht jedoch das Isoliergefäß über die Kokille abgeführt werden soll, wird erzielt, wenn das Isoliergefäß einen radial von einer Außenwand z.B. flanschartig abstehenden Abschnitt aufweist, in dessen Bereich das Isoliergefäß zum Ausbilden eines Axialanschlags den Öffnungsquerschnitt der Kokille überragt.An axial fixation of the insulating vessel in the region of the mold, which is required on the one hand to prevent the above-mentioned floating of the insulating vessel when filling the storage space of the insulating container with the liquid metal, and on the other hand facilitates the separation process of Gußblockendes of the insulating vessel in the event that only the cast block, but not the insulating vessel to be discharged through the mold, is achieved when the insulating vessel is a radially from an outer wall, for example Has flange-protruding portion, in the region of the insulating vessel for forming an axial stop projects beyond the opening cross-section of the mold.
Zuletzt kann es zur Verbesserung der isolierenden Wirkung des Isolierelements vorgesehen sein, dass ein Abdeckelement zum zumindest teilweisen Abdecken des Querschnitts des Isoliergefäßes auf der der Kokille abgewandten Seite vorgesehen ist.Finally, it may be provided to improve the insulating effect of the insulating that a cover for at least partially covering the cross section of the insulating vessel is provided on the side facing away from the mold.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.
Diese zeigt in:
-
1 bis5 jeweils im Längsschnitt einen Teilbereich einer Vorrichtung zum Erzeugen von Gussblöcken, bei der der Gussblock über eine Kokille abgezogen wird, unter Verwendung eines ersten Isoliergefäßes während aufeinanderfolgender Zeitpunkte und -
6 bis9 die Vorrichtung gemäß der1 unter Verwendung eines abgewandelten Isoliergefäßes, ebenfalls in Längsschnitten während aufeinanderfolgender Zeitpunkte.
-
1 to5 each in longitudinal section a portion of a device for producing ingots, in which the ingot is drawn off via a mold, using a first insulating vessel during successive times and -
6 to9 the device according to the1 using a modified insulating vessel, also in longitudinal sections during successive times.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.
In den
Zur Erzeugung des Gussblocks
Die Kokille
Während des normalen Gießvorgangs ist es beispielhaft vorgesehen, dass entsprechend der Darstellung der
Gegen Gießende, d.h., wenn der Gussblock
Das Isoliergefäß
Dadurch ist es möglich, dass entsprechend der
Bei dem in der
Nachdem das Isoliergefäß
Das Isoliergefäß
Nach dem Befüllen des Speicherraums
Anschließend kann es vorgesehen sein, dass nach der Entfernung der Abdeckplatten
In den
Die
Das soweit beschriebene Verfahren bzw. die soweit beschriebene Vorrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gussblockingot
- 22
- Bereich Area
- 1010
- Vorrichtungcontraption
- 1212
- Kokillemold
- 1414
- ÖffnungsquerschnittOpening cross-section
- 1616
- Doppelpfeildouble arrow
- 1818
- Zuführeinrichtungfeeding
- 2020
- Tauchrohrdip tube
- 2222
- Verteilergefäßdistribution vessel
- 25, 25a25, 25a
- Isoliergefäßvacuum flask
- 2626
- Wandwall
- 2828
- Halteflanschretaining flange
- 30, 30a30, 30a
- Querschnittcross-section
- 3232
- Stirnseitefront
- 3434
- Stirnflächeface
- 3636
- Abdeckplattecover
- 3838
- Abdeckplattecover
- 4040
- Speicherraumstorage space
- 4242
- Füllpegelfilling level
- 4444
- Abdeckplattecover
- 4646
- DurchgangsöffnungThrough opening
- 4848
- Pfeilarrow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (15)
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