DE2426979A1

DE2426979A1 - Stranggussverfahren zum giessen von bloecken oder baendern aus metall

Info

Publication number: DE2426979A1
Application number: DE19742426979
Authority: DE
Inventors: Pierre Chollet; Edouard Gervais; Henri Levert
Original assignee: Noranda Inc
Current assignee: Noranda Inc
Priority date: 1973-06-13
Filing date: 1974-06-04
Publication date: 1975-01-09
Also published as: BE816241A; AU6955774A; JPS5035028A; IT1013442B; CA1011924A; FR2233123A1; US3891024A

Description

DR. MÜLLER-BORE PIPL.-ING. GROENING DIPL.-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-CHEM. DR. SCHON DIPL-PHYS. HERTEL

St/th - N 1157

NORiVNDA MINES LIHX¹EBD, Toronto, M5L 1B6, Ontario / Canada

Stränggußverfahren zum Gießen von Blöcken oder Bändern aus Metall

Priorität: 13. Juni 1973 USA
Nr. 369 534

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Die Erfindung betrifft ein Stranggußverfahren zum Gießen von Blöcken oder Bändern aus Metall und insbesondere ein Verfahren zum Gießen von Zink-Aluminium-Legierungen und Aluminium handelsüblicher Reinheit.

Die Erfindung befaßt sich im einzelnen mit einem Stranggußverfahren zum Gießen von Blöcken oder Bändern aus Metall, bei dem man geschmolzenes Metall kontinuierlich in eine relativ kurze Kokille gießt, kontinuierlich eine Kühlflüssigkeit auf die äußere Oberfläche der Kokille zur Bildung einer äußeren Schale aus verfestigtem Metall aufbringt, das verfestigte Metall als Block oder Band an der Unterseite der Kokille entsprechend der vorgegebenen Gießgeschwindigkeit abzieht und kontinuierlich Kühlflüssigkeit auf den aus der Kokille austretenden Block oder das Band aufbringt.

Die canadische PS 528 229 beschreibt ein Verfahren zum Gießen von Aluminium und Aluminiumlegierungen, bei dem geschmolzenes Metall kontinuierlich in eine kurze, offene Kokille eingegossen wird, die durch Aufbringung einer Kühlflüssigkeit auf die äußere Oberfläche der Kokille gekühlt wird, so daß eine äußere Schale aus verfestigtem Metall innerhalb der Kokille entsteht. Der Block wird von der Unterseite der Kokille abgezogen, während ein flüssiges Kühlmittel kontinuierlich auf die Oberfläche des Gußstückes geleitet wird, so daß das geschmolzene Metall relativ schnell erstarrt und ein tiefer Sumpf aus geschmolzenem Metall vermieden wird, der Schrumpfungsporosität zur Folge hat. Ein sogenannter Abstreifer liegt in einem bestimmten Abstand von der Unterseite der Kokille und unterbricht die Kühlwirkung und vermeidet übermäßige innere Spannungen aufgrund einer Überkühlung, die im Kern des Blockes Sprünge und Risse hervorrufen.

Das Abstreifen des Wassers führt zu einer Verringerung der Kühlgeschwindigkeit in der Mitte des Gußstückes und trägt zugleich dazu bei, die unterschiedlichen thermischen Kontraktionen zwischen der Mitte des Gußstückes und den näher an der Oberfläche liegenden Schichten zu verringern. Die unterschiedlichen thermischen Kontraktionen verschiedener Schichten des Gußstückes werden als Haupt-

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Ursache für Rißbildungen in der Mitte des Gußstückes und auch für einen vollständigen Bruch des Gußstückes angesehen. Die. verschiedenen thermischen Kontraktionen beruhen auf dem Temperaturgradienten, der während der Verfestigung und Kühlung auftritt.

Die obige Patentschrift gibt an, daß die Höhe der Unterbrechung des Kühlmittels unterhalb der Unterseite der Kokille im Bereich eines Achtels bis einer Hälfte des kleinsten Quermaßes des jeweiligen, gegossenen Blockes liegen soll. Bei Strängen mit einem Durchmesser von 7,5 bis 20 cm würde der Abstand des Abzugspunktes des Wassers unterhalb der Unterseite der Kokille im höchsten Falle zwischen 3,75 und 10 cm liegen, und wenn der Wasserabstreifer derart dicht an der Kokillenunterseite liegt, können nur geringe Gießgeschwindigkeiten erzielt werden. Die Beispiele, die in der obigen Patentschrift wiedergegeben sind, geben an, daß die Gießgeschwindigkeiten zwischen 2,2 und 7,5 cm pro Minute liegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Gießgeschwindigkeit für Metallblöcke und -bänder und insbesondere für Zink-Aluminium-Legierungen und Aluminium handelsüblicher Reinheit zu erhöhen.

Allgemein ausgedrückt ließen sich erfindungsgemäß relativ hohe Gießgeschwindigkeiten dadurch erzielen, daß man die gesamt Kühlflüssigkeit von der Oberfläche des Blockes oder Bandes in einem Abstand gegenüber der Unterseite der Kokille von mehr als dem 0,5fachen des kleinsten Quermaßes des Blockes oder Bandes abzieht.

Die Lage der Einrichtung zum Entfernen des Wassers, die im folgenden Wasserabstreifen genannt wiid, hängt ab von Faktoren wie der Zusammensetzung der Legierung, den Abmessungen des Gußstückes, der Gießgeschwindigkeit, der Kokillenlänge und -form, dem Wasserdurchsatz und der Wassergeschwindigkeit und schließlich der Zufuhranordnung für das geschmolzene Metall und ihrem Einfluß auf Turbulenzen und die Temperaturverteilung innerhalb dem Sumpf aus flüssigem Metall in dem Gußstück.

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Unter vorgegebenen experimentellen Bedingungen hat sich gezeigt, daß die Gießgeschwindigkeit von der Lage des Wasserabstreifer abhängt. Beim Gießen eines Stranges mit 20 cm Durchmesser, der 25 % Al, 5 % Cu und 0,05 % Mg, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen, enthält, hat sich gezeigt, daß die Gießgeschwindigkeit, mit der der unverletzte Strang hergestellt wurde, proportional zu dem Abstand des Wasserabstreifer gegenüber der Kokille war. Unversehrte Stränge wurden mit Geschwindigkeiten zwischen 17,5 und 50 cm/min bei Abständen des Wasserabstreifers gegenüber der Kokille von 15 bis 56 cm gegossen. Ein Strang mit 2,5 cm Durchmesser und derselben Zusammensetzung wurde mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/min bei einem Abstand des Wasserabstreifers von 9,5 bis 13,5 cm erreicht. Stränge mit 8,2 bis 10 cm Durchmesser wurden mit Erfolg mit relativ hohen Geschwindigkeiten unter Verwendung eines Wasserabstreifers hergestellt, dessen Abstand etwa das 1,5-bis 1,8fache des Durchmessers des Stranges betrug.

Sodann wurden verschiedene Stränge mit 8,2 cm Durchmesser aus Zink-Aluminium-Legierungen mit 10 bis 26 % Aluminium, 1 bis 10 % Kupfer und 0,013 bis 0,12 % Magnesium gegossen. Unversehrte Stränge ohne jedes Anzeichen einer Schrumpfungsporosität und ohne Risse entstanden bei einer Gießgeschwindigkeit von 20 cm/min unter Verwendung eines Abstreifers, der einen Abstand von 15 cm gegenüber der Kokille aufwies. In diesem Falle betrug der Abstand gegenüber der Unterseite der Kokille etwa das Doppelte des Durchmessers des Stranges. Es wurde jedoch mehr Wert auf die Herstellung eines unversehrten Stranges als auf die Optimierung des Gießverfahrens gelegt. Folglich können höhere Gießgeschwindigkeiten erreicht werden, wenn der Wasserabstreifer in einem größeren Abstand gegenüber der Unterseite der Kokille angeordnet wird.

Es war ferner möglich, einen Strang von 8,2 cm Durchmesser aus der folgenden Zusammensetzung zu gießen: Zink, 33 % Aluminium, 5,2 % Kupfer, 0,057 % Magnesium. Diese Legierung ist stärker rißempfindlich als die oben erwähnten Legierungen. Der Strang wurde mit einer Geschwindigkeit von 7,5 cm/min gegossen, wobei der Abstand des Wasserabstreifers gegenüber der Kokille 10 cm betrug.

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Auch in diesem Falle ist anzunehmen, daß höhere Gießgeschwindigkeiten möglich gewesen wären, jedoch wurde dies nicht überprüft. Der Abstand des Wasserabstreifers gegenüber der Unterseite der Kokille betrug in diesem Falle das 1,2fache des Durchmessers des Stranges.

Ferner konnten Bänder aus Zink-Aluminium-Legierungen mit 25 % Aluminium, 5 % Kupfer und 0,05 % Magnesium gegossen werden. Das Band war 18 mm dick und 15 cm breit und wurde mit einer Gießgeschwindigkeit von 28 cm/min gegossen, wobei der Wasserabstreifer in einem Abstand von 12,5 mm unterhalb der Unterseite der Kokille lag. Derselbe Versuch wurde mit einer. Zink-Aluminium-Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer und 0,05 % Magnesium durchgeführt. Selbst in diesen beiden Fällen beträgt der Abstand des Wasserabstreif ers das O,7fache des kleinsten Quermaßes des Bandes und somit mehr, als es in dem obigen Patent angegeben ist.

Ein Band aus einer Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, Rest Zink und zufällige verunreinigungen, mit einer Breite von 35 cm und einer Dicke von 12,5 mm wurde ohne Risse mit einer Gießgeschwindigkeit von etwa 37,5 cm/min gegossen, wobei der Abstreifer einen Abstand von 12,5 mm gegenüber dem Auslaß der Kokille, aufwies. In diesem Falle beträgt der Abstand das gleiche wie das kleinste Quermaß.

Ein Band aus einer Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer und 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen, wurde ohne Risse mit einer Gießgeschwindigkeit von 55 cm/min und einer Lage des Wasserabstreifers in einem Abstand von 12,5 mm gegossen.

Ferner wurden Stränge aus Aluminium handelsüblicher Reinheit nach dem obigen Verfahren gegossen. Der Durchmesser betrug 20 cm, die Geschwindigkeit 43 cm/min und der Abstand des Wasserabstreifers 61 cm. In diesem Falle betrug der Abstand.des Wasserabstfeifers das 3fache des Strangdurchmessers.

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Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen, teilweisen Längsschnitt durch eine Kokillenanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehungen zwischen dem Abstand des Wasserabstreifer^ von der Unterseite der Kokille und der Gießgeschwindigkeit.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine Vorrichtung zum Gießen von Metallen wie etwa Zink-Aluminium-Legierungen oder Aluminium handelsüblicher Reinheit. Wie in dieser Figur gezeigt ist, wird geschmolzenes Metall M in die oben offene Kokille 10 eingeleitet, und Kühlwasser W tritt in einen Mantel 11 ein, der die Kokille umgibt. Aufgrund der Kühlwirkung dieses Wassers beginnt sich das Metall an einem Punkt 12 innerhalb der Kokille zu verfestigen. Die Verfestigung geht aus vom Rand und setzt sich entlang der Linie 13 zu einem Punkt 14 fort, an dem der ganze Strang als feste Substanz S vorliegt. Die Kühlung des Stranges, der aus der Kokille IO austritt, wird unterbrochen durch Verwendung eines Wasserabstreifers 15 in einer Höhe oberhalb des Punktes 14 der vollständigen Verfestigung. Auf diese Weise wird das Kühlwasser, das aus dem Mantel 11 auf die Oberfläche des Stranges herabfällt, der aus der Kokille 10 austritt, durch den Wasserabstreifer 15 abgestreift, der dadurch die Kühlwirkung in dieser Höhe beendet, bevor die Verfestigung vollendet ist.

Die in Fig. 1 gezeigte Kokillenanordnung kann jedoch auch durch eine andere geeignete Anordnung ersetzt werden, bei der jedoch auch die Kühlung des Stranges unterbrochen werden muß. Beispielsweise könnte ein Druckluftstrahl anstelle des Wasserabstreifers 15 verwendet werden. Bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist jedenfalls ein Deckel 16 für die Kokille mit einer öffnung 17 zum Eingießen des geschmolzenen Metalls erkennbar. Der Deckel kann auf geeignete Weise zur Unterteilung der verschiedenen Abteilungen innerhalb des Mantels und auch zur Abstützung auf einer

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geeigneten, nicht gezeigten Plattform oder dergleichen verschraubt sein.

Das Kühlwasser fällt aus dem Mantel 11, der an der Unterseite offen ist, nach unten heraus und kühlt den Strang über einen relativ kurzen Zeitraum nach dem Austreten aus der Kokille, und sodann wird dieses Kühlwasser durch den Wasserabstreifer 15 entfernt, der aus jedem geeigneten Material wie etwa Hartgummi bestehen kann und an einer ringförmigen Halterung 18 befestigt ist, deren Höhe in Bezug auf die Kokille einstellbar ist. Dadurch wird es ermöglicht, den Abstand des Wasserabstreifer gegenüber der Kokille in gewünschter Weise einzustellen.

Es hat sich gezeigt, daß die Gxeßgeschwindigkeit umso größer wird, je größer der Abstand des Wasserabstreifers vom Boden der Kokille ist. Die Gießgeschwindigkeit, die von der Lage des Wasserabstreifers abhängt, ist jedoch ihrerseits eine Funktion von Faktoren wie etwa der Metallzusammensetzung und der Abmessungen des Gußstückes.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die verschiedenen Gießgeschwindigkeiten, die sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielen lassen.

Beispiel 1

Eine systematische Untersuchung der Beziehung zwischen derGießgeschwindigkeit und der Lage des Wasserabstreifers wurde bei einem Strang mit 20 cm Durchmesser und der folgenden Zusammensetzung durchgeführt: 25 % Aluminium, 5 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen. Fig. 2 zeigt die zu empfehlende Lage des Wasserabstreifers als Funktion der Gießgeschwindigkeit. Es ist erkennbar, daß Gießgeschwindigkeiten bis zu 20 Zoll/min (50 cm/min) ohne weiteres bei einem Abstand des Wasserabstreifers von bis zu 56 cm gegenüber dem Kokillenboden erzielt werden konnten. Die Lage des Wasserabstreifers gegenüber dem Kokillenboden beträgt bis zu dem 3fachen des Durchmessers des Stranges und liegt damit wesentlich höher als der in

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dem obigen Patent angegebene maximale Abstand von dem halben Durchmesser des Stranges.

Im Rahmen der untersuchung wurden das Sumpfprofil und die Strang-Isotherme mit Hilfe von Thermoelementen ermittelt,die in dem erstarrenden Strang angeordnet waren. Die Gießbedingungen waren folgende:

a) Gießgeschwindigkeit 20 cm/min

b) Lage des Wasserabstreifer 17,5 cm unterhalb des

Kokillenbodens

c) Metall-Gießtemperatur 55O°C

d) Wasserdurchsatz 210 l/min

Es zeigten sich folgende Ergebnisse:

a) Die Hautdicke am Abstreifpunkt betrug 4,45 cm für die Soliduslinie und 5,3 cm für die Liquiduslinie. Die Mindesthautdicke zur Vermeidung eines erneuten Aufschmelzens des Stranges wird mit 3 cm angenommen. Demnach ist am Abstreifpunkt der Strang zu etwa 68 % fest, zu etwa 10 % weich und zu etwa 22 % flüssig.

b) Die Strangmitte verläuft durch die Liquidustemperatur (477°C) etwa in einem Abstand von 48 cm von dem Kokillenausgang und ist vollständig fest (Solidustemperatur 400°C) in einem Abstand von etwa 64 cm von der Kokille.

c) Etwa 4 Minuten nach dem Austreten einer bestimmten Querschnittsebene des Stranges aus der Kokille (entsprechend 81 cm) hat der Strang eine gleichmäßige Temperatur (350°C),ausgenommen die etwa 12 äußeren Millimeter an der Oberfläche.

Es ist erkennbar, daß bei diesem Beispiel die Herstellung eines rißfreien Gusses nicht abhängt von der Sumpftiefe, sondern eher von der Hautdicke am Abstreifpunkt, da die Lage des Wasserabs treifers zu der Zeit, zu der der Strang in Berührung mit Wasser austritt, in Beziehung gesetzt ist.

Die obigen Ergebnisse sind lediglich anwendbar auf die genannten Bedingungen des Gießversuches. Es ist zu erwarten, daß die beste

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Lage des Wasserabstreifer sich mit Gießbedingungen wie: Kokillenlänge und -form, Wasserdurchsatz und -geschwindigkeit, Turbulenzen des flüssigen Metalles in dem Sumpf und Temperaturverteilung innerhalb des flüssigen Metalls in dem Sumpf ändert.

Beispiel 2

Rißfreie Stränge mit 12,5 cm Durchmesser und der oben angegebenen Zusammensetzung sind in zufriedenstellender Weise bei einer Geschwindigkeit von 30 cm/min bei einer Lage des Wasserabstreifers in einem Abstand von 9,5 bis 13,5 cm gegenüber der Kokille hergestellt worden. Die Metalltemperatur betrug 55O°C und der Wasserdurchsatz des zur Kühlung verwendeten Wassers 75 l/min. Die zu empfehlende Lage des Wasserabstreifers ist ein Abstand von 12 cm, bei denen Veränderungen der Gießbedingungen, wie sie im folgenden wiedergegeben werden, nicht zu der Herstellung von mit Rissen behafteten oder porösen Strängen führen:

a) Veränderung der Wärmeleitfähigkeit der Kokille

b) Schwankungen der Temperatur des flüssigen Metalls

c) Schwankungen des Wasserdurchsatzes und der Temperatur

d) Leichte Änderungen in den Zufuhrsystemen für das geschmolzene Metall.

Es sind ebenfalls Stränge von 8,2 bis 10 cm Durchmesser mit Erfolg bei relativ hohen Geschwindigkeiten hergestellt worden, wobei der Wasserabstreifer etwa den 1,5-bis 1_f8fachen Abstand des Durchmessers gegenüber dem Boden der Kokille aufwies.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die oben im Zusammenhang mit einem Gießen bei einem Strangdurchmesser von 20 cm erwähnte Hautdickenbeziehung nicht für andere Durchmesser gilt, da der Temperaturgradient und daher die unterschiedliche Kontraktion zwischen der Mitte und den äußeren Schichten des Stranges unterschiedlich sind. Bei einigen Experimenten, die mit Strängen mit 10 cm Durchmesser durchgeführt wurden, hat sich gezeigt, daß zur Herstellung von rißfreien Strängen der Wasserabstreifer lediglich in einer Höhe angeordnet zu werden braucht, die dicht an dem Boden des Metallsumpfes liegt.

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Beispiel 3

Eine Anzahl von Strängen aus Zink-Aluminium mit 8,2 cm Durchmesser wurde mit den in der folgenden Tabelle I gezeigten Zusammensetzungen gegossen.

Tabelle I

Z ink-Aluminium	Legierungszusammensetzung	Al	Cu	Mg
Probe-Nummer	21,1	1,43	0,039
1	25,4	1/0	0,037
2	22,0	3,3	0,042
3	25,3	3,2	0,039
4	22,1	2,75	O,O54
5	24,9	4,17	0,057
6	26,3	5,1	0,06
7	24,9	10,2	0,05
8	10,1	4,91	O,O55
9	19,4	4,98	0,035
10	24,4	5,13	O,O13
11	24,1	5,14	0,031
12	24,6	5,13	0,12
13	12,8	0,80	0,022
14	14,8	3,95	0,04
15

Die obigen Legierungen wurden mit einer Geschwindigkeit von
20 cm/min gegossen, wobei der Wasserabstreifer 15 cm unterhalb des Kokillenbodens angeordnet war. Der Wasserdurchsatz in dem Hantel, der die Kokille umgibt, betrug etwa 34 l/min. Während

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dieser Experimente wurde die Herstellung von unbeschädigten Strängen oder Blöcken als wesentlicher angesehen als die Optimierung des Gießvorganges. Folglich wäre es mit Sicherheit möglich gewesen, höhere Gießgeschwindigkeiten zu erreichen, indem der Wasserabstreifer weiter von dem Boden der Kokille entfernt worden wäre. Die obige Tabelle I zeigt, daß Legierungen auf Zinkbasis mit 10 bis 26 % Aluminium, 1 bis 10 % Kupfer und 0,013 bis 0,12 % Magnesium mit zufälligen Verunreinigungen mit Erfolg unter Verwendung eines Wasserabstreifer gegossen werden können, der in einem Abstand gegenüber dem Kokillenboden angeordnet ist, der etwa dem doppelten Durchmesser des Stranges entspricht. Dieser Wert liegt wesentlich höher als der maximale Wert des 0,5fachen der Querabmessung, der beim Gießen gemäß dem obigen Patentvorgeschlagen wird,

Beispiel 4

Ein Strang mit 8,2 cm Durchmesser und einer Zusammensetzung aus 33 % Aluminium, 5,2 % Kupfer, 0,057 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen, wurde mit Erfolg bei einer Geschwindigkeit von 7,5 cm/min bei einem Wasserabstreifer gegossen, der etwa 10 cm vom Kokillenboden entfernt war. Es entstand ein unversehrter Strang, obwohl es bekannt ist, daß diese Legierung besonders rißempfindlich ist. Auch in diesem Falle wurden keine besonderen Maßnahmen getroffen, um die Gießbedingungen zu optimieren, und höchstwahrscheinlich könnten höhere Gießgeschwindigkeiten erreicht werden, indem der Wasserabstreifer in größerem Abstand von dem Kokillenboden angeordnet würde.

Beispiel 5

Die zur Herstellung von rißfreien Strängen entwickelte Technik wurde ebenfalls mit Erfolg auf die Herstellung von 18 mm dicken und 15 cm breiten Streifen aus folgenden Legierungen angewendetj

a) 25 % Aluminium, 5 % Kupfer, 0,05 %Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen,

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b) 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen.

Die Gießgeschwindigkeit betrug 28 cm/min, und der Liquidus-Endpunkt lag 12 mm unterhalb des Kokillenbodens. Die Gießtemperatur betrug 525°C und der Kühlwasserdurchsatz 37,8 l/min. Ohne Wasserabstreifer war es nicht möglich, selbst bei Gießgeschwindigkeiten von 10 cm/min ein rißfreies Band herzustellen.

Selbst bei Bändern beträgt der Abstand der Kühlungsunterbrechung mehr als das 0,5fache der kleinen Querabmessung des Gußproduktes, wie es in dem obigen Patent erwähnt wird. Im vorliegenden Falle beträgt der Abstand der Kühlunterbrechung das 0,7fache der kleineren Abmessung (18 mm) des Bandes.

Beispiel 6

Ein Band aus 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, Rest Zink mit zufälligen Verunreinigungen, mit einer Breite von 36 cm und einer Dicke von 12 mm wurde ohne Rißbildung unter den folgenden Versuchsbedingungen gegossen:

Metalltemperatur 545°C

Gießgeschwindigkeit 39 cm/min

Abstreifpunkt 12 mm unterhalb des Ktokillen-

ausgangs

Wasserdurchsatz 37,8 l/min.

Ein unter gleichen Bedingungen, jedoch ohne Wasserabstreifer gegossenes Band wies Risse in der Mitte der Breite auf, die in Gießrichtung verliefen.

Beispiel 7

Ein Band aus einer Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen, mit den Abmessungen des Beispiels 6 wurde ohne Rißbildung unter folgenden Versuchsbedingungen gegossen:

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Metalltemperatur 56O⁰C

Gießgeschwindigkeit 56 cm/min

Abstreifpunkt 12 nun unterhalb des

Kokillenausgangs

Wasserdurchsatz etwa 37,8 l/min.

Ein Band aus dieser Legierung, das unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 6 gegossen wurde, riß während des Gießvorganges. Es.wurde versucht, ein rißfreies Band bei 30 und 48 cm/min mit einem Wasserabstreifer mit einem Abstand von 12 mm unterhalb der Kokille herzustellen. Das Band riß während des Gießvorgahges. Dies zeigt, daß die in diesem Beispiel verwendete Legierung stärker rißempfindlich ist als die Legierung des Beispiels 6.

Beispiel 8 . .

Es wurden Stränge aus Aluminium herkömmlicher Reinheit (99,5 % Aluminium) mit einem Durchmesser von 20 cm mit Erfolg bei einer Geschwindigkeit von 43 cm/min und einem Abstand des Wasserabstreifers von 61 cm unterhalb der Kokille gegossen. In diesem Falle war der Abstand der Kühlungsunterbrechung ebenfalls wesentlich größer als bei dem obigen Patent (3facher Durchmesser des . Stranges).

Die obigen Beispiele zeigen, daß rißfreie Blöcke oder Bänder mit relativ hohen Geschwindigkeiten gegossen werden können, indem ein Wasserabstreifer an einer vorbestimmten Stelle im Abstand von dem Kokiilenboden angeordnet wird, welcher Abstand größer als das 0,5fache des kleineren Quermaßes des Blockes oder Bandes ist. Dies gestattet es, mit wesentlich höheren Geschwindigkeiten zu gießen, als es bei bisher bekannten Verfahren möglich ist.

Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Gießen mit relativ hoher Geschwindigkeit zur Herstellung von Blöcken oder Bändern führt, die eine sehr gute Oberflächen-Endqualität aufweisen, so daß es nicht erforderlich ist, die Oberfläche im Hinblick auf weitere Bearbeitungsvorgänge vorzubereiten.

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Claims

Patentansprüche

1. Stranggußverfahren zum Gießen von Blöcken oder Bändern aus Metall mit relativ hoher Geschwindigkeit, bei dem man geschmolzenes Metall kontinuierlich in eine relativ kurze Kokille gießt, kontinuierlich eine Kühlflüssigkeit auf die äußere Oberfläche der Kokille zur Bildung einer äußeren Schale aus verfestigtem Metall aufbringt, das verfestigte Metall als Block oder Band an der Unterseite der Kokille entsprechend der vorgegebenen Gießgeschwindigkeit abzieht und kontinuierlich Kühlflüssigkeit auf den aus der Kokille austretenden Block oder das Band aufbringt, dadurch ge kennzeichnet, daß man die gesamte Kühlflüssigkeit von der Oberfläche des Blockes oder Bandes in einem Abstand gegenüber der Unterseite der Kokille von mehr als dem 0,5fachen des kleinsten Quermaßes des Blockes oder Bandes abzieht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t,daß man als Metall eine Zink-Aluminium-Legierung, die Zink, Aluminium, Kupfer und Magnesium enthält, vergießt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zink-Aluminium-Legierung 10 bis 26 % Aluminium, 1 bis 10 % Kupfer, 0,013 bis 0,12 % Magnesium Rest Zink mit zufälligen Verunreinigungen enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit direkt proportional zu dem Abstand des Abzugspunktes der Kühlflüssigkeit gegenüber der Unterseite der Kokille ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießgeschwindigkeit zwischen 17,5 und 50 cm (7 bis 20 Zoll) pro

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Minute liegt und der Abstand des Abzugspunktes der Kühlflüssigkeit zwischen 15 und 56 cm (6 und 22 Zoll) in Abhängigkeit von den Abmessungen des Blockes oder Bandes beträgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Block ein Strang mit 20 cm (8 Zoll) Durchmesser aus einer Zink-Aluminium-Legierung vergossen wird, die 25 % Aluminium, 5 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen enthält, und daß die Gießgesehwindigkeit 20 cm/min (8 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes 17,5 cm (7 Zoll) beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn-

z e i c h η e t, daß der Strang derart vergossen und gekühlt wird, daß sich am Abzugspunkt eine äußere Schale aus verfestigtem Metall mit einem in dieser enthaltenen Sumpf aus flüssigem Metall bildet, wobei etwa 68 % des Stranges fest, etwa 10 % weich und etw» 22 % flüssig sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelpunkt des Stranges durch die Liquidustemperatur in einem Abstand von etwa 48 cm (19 Zoll) von der Unterseite der Kokille passiert, und daß der Strang in einem Abstand von 64 cm (25 Zoll) gegenüber der Kokille vollständig erstarrt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Block ein Strang mit 12,5 cm (5 Zoll) Durchmesser aus einer Zink-Aluminium-Legierung ist, die 25 % Aluminium, 5 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink mit zufälligen Verunreinigungen enthält, und daß die Gießgeschwindigkeit 3O cm/min (12 Zoll/min) beträgt und der Abstand des Abzugspunktes der Kühlflüssigkeit gegenüber der Unterseite der Kokille zwischen 9,5 und 13,5 cm (3,75 und 5,25 Zoll) liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Abzugspunktes von der

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Unterseite der Kokille 12 cm (4,75 Zoll) beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Block ein Strang von 8,2 cm (3,25 Zoll) Durchmesser vergossen wird und daß die vorbestimmte Geschwindigkeit 20 cm/min (8 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes 15 cm (6 Zoll) beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Legierung eine Zink-Aluminium-Legierung mit 33 % Aluminium, 5,2 % Kupfer, 0,057 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen vergossen wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennz e i c h ne t, daß als Block ein Strang von 8,2 cm (3,25 Zoll) vergossen wird und daß die vorbestimmte Geschwindigkeit 7,5 cm/min (3 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes 10 cm (4 Zoll) beträgt;.

14. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metall als Band vergießt.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke von 18 mm (0,7 Zoll) und eine Breite von 15 cm (6 Zoll) aufweist und aus einer Zink-Aluminium-Legierung mit 25 % Aluminium, 5 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest ?i_nk und zufällige Verunreinigungen besteht, und daß die Gießgeschwindigkeit 27,5 cm/min (11 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes von der Kokille 12,5 mm (0,5 Zoll) beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bandes 18 mm (0,7 Zoll) und die Breite 15 cm (6 Zoll) beträgt und daß als Material eine Zink-Aluminium-Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink und zufällige Verunreinigungen, vergossen wird, und daß die Gießgeschwindigkeit 27,5 cm/min (11 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes von der

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Kokille 12,5 ram (0,5 Zoll) beträgt.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Bandes 12,5 mm und die Breite 35 cm beträgt und daß als Material eine Zink-Aluminium-Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, 0,05 % Magnesium, Rest Zink mit zufälligen Verunreinigungen, vergossen wird, und daß die Gießgeschwindigkeit 56 cm/min (22 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes von der Kokille 12,5 mm beträgt.

18. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Band aus einer Zink-Aluminium-Legierung herstellt, die Zink, Aluminium und Kupfer enthält.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Band eine Dicke von 12,5 mm und eine Breite von 35 cm aufweist und aus einer Zink-Aluminium-Legierung mit 22 % Aluminium, 1 % Kupfer, Rest Zink mit zufälligen Verunreinigungen vergossen wird, und daß die Gießgeschwindigkeit 39 cm/min (15>25 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes von der Kokille 12,5 mm (0,5 Zoll) beträgt.

20. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß der Block aus Aluminium handelsüblicher Reinheit mit 99,5 % Aluminium hergestellt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Block als Strang mit 20 cm (8 Zoll) Durchmesser hergestellt wird und daß die Gießgeschwindigkeit 43 cm/min (17 Zoll/min) und der Abstand des Abzugspunktes von der Kokille 91 cm (24 Zoll) beträgt.

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