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Verfahren zum Stranggießen von Legierungen, die zur umgekehrten Blockseigerung
neigen Bei der Herstellung von Halbzeug aus Nichteisenmetallen, insbesondere aus
Kupfer, Zink, .Alutninium und Magnesium, sowie deren Legierungen werden als .-Xttsgangsstoffe
bekanntlich in großem Umfang Metallabfälle und Altmetalle verwendet. Dadurch kann
eine solche Anreicherung an unerwünschten Legierungselementen stattfinden, claß
ntan durch eine besonders sorgfältige Gattierung hierauf Rücksicht nehmen muß, indem
z. 13,. die durch die Abfälle und <las Altmetall eingebrachten unerwünschten
Legierungselemente durch den Zusatz entsprechender Mengen von Neumetall verdiintit
werden. Obwohl eine solche Art des Zusamtnenlegierens umständliche Probenahmen der
Ansgattgsstoffe und unter Umständen wiederholte Anal@sen@restimmungen während des
Schtnelzens der Legierung voraussetzt, kann tnan aus vielen Gründen auf die Verwendung
der Metallabfälle und des :llttnetalls nicht verzichten.
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Die Erfindung zeigt nun einen sehr einfachen Weg, wie die Wahl der
Ausgangsstoffe bei der Uferstellung auch von Legierungen, deren Gehaltsgrenzen mit
peinlicher Genauigkeit eingehalten werden müssen, wie z. 13. l>ei vielen
Alutninittmlegierungen,
wesentlich abgekürzt, wiederholte Analysecibestimmungen
gespart und der Zusatz von Neumetall verringert werden können. Dies geschieht durch
die Ausnutzung der bekannten Erscheinung der umgekehrten Blockseigerung, welche
sich in der Reg.-!l darin äußert, daß beim Gießen von Blöcken aus Legierungen mit
einem größeren Erstarrungsintervall die an verschiedenen Bestandteilen beträchtlich
angereicherte Restschmelze auf der Oberfläche des erstarrenden Blockes ausschwitzt.
Über die umgekehrte Blockseigerung sind schon viele aufschlußreiche Untersuchungen
angestellt und veröffentlicht worden, und ihre theoretischen Grundlagen sind ziemlich
geklärt, wenn auch noch keine vollständige Übereinstimmung in den verschiedenen
Auffassungen der Fachgenossen erzielt worden ist. Zum Verständnis der Erfindung
genügt jedoch die Feststelhing, daß bei der umgekehrten Blockseigerung die Restschmelze
im allgemeinen in der Wärineabflußrichtung durch die zuerst erstarrten Metallschichten
wandert.
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Während aber bisher die umgekehrte Blockseigerung ausschließlich als
nachteilig empfunden wurde und man sich daher bemühte, sie nach i@-löglichkeit zu
unterbinden, wird sie gemäß der Erfindung bewußt dazu ausgenutzt, eine Trennung
d<,r Restschmelze von dem schon erstarrten Metall und dadurch eine gewissermaßen
selbsttätige Reinigung von Legierungen herbeizuführen. Dies geschieht im wesentlichen
dadurch, daß die zur umgekehrten Blockseigerung neigenden Legierungen im an sich
bekannten Stranggießverfahren vergossen werden, wobei jedoch dieses Verfahren im
Sinne einer Begünstigung der umgekehrten Blockseigerung geleitet und die an der
Strangoberfläche austretende flüssige Restschmelze vom Strang entfernt wird.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung, in der an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren
und für eine Vorrichtung gemäß der Erfindung erläutert ist. In der Zeichnung zeigt
Abb. 1 den schematischen Querschnitt einer Stranggießvorrichtung gemäß der Erfindung
und Abb. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Abb. 1.
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In der Zeichnung ist 1 eine gekühlte Gießform bekannter Bauart, durch
die das flüssige Kühlmittel in nicht dargestellter Weise geführt wird. In diese
Gießform wird das schmelzflüssige Metall stetig eingegossen, und unten wird es aus
der Form mit entsprechender Geschwindigkeit stetig als Strang 4 abgeführt. Dabei
werden jedoch die Gießbedingungen, insbesondere Kühlung und Gießgeschwindigkeit,
so geregelt, daß beim Austritt des Stranges 4 aus der Form nur eine schmale Randkruste
erstarrt ist und der sogenannte flüssige Gießkopf 5 möglichst tief ist. Es ist zwar
bekannt, das Stranggießverfahren so zu leiten, daß der Strang beim Austritt aus
der Gießform nur in einer Randkruste erstarrt ist, doch bemüht man sich bei diesem
bekannten Verfahren, die dann noch fehlende Erstarrung des ganzen Querschnittes
möglichst rasch und möglichst mit einer waagerechten Erstarrungsfront zu bewirken.
Handelte es sich aber bisher uni die Aufgabe, Legierungen, die zur umgekehrten Blockseigerung
neigen, zu vergießen, dann erstrebte man von vornherein eine möglichst rasche Erstarrung
über den ganzen Querschnitt, damit für die Ausbildung von Seigerungserscheinungen
keine Zeit blieb.
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Beim dargestellten _#,usfülirungsbeispiel handelte es sich um die
Aufgabe, eine Schmelze initfolgender Zusammensetzung herzustellen: 3,8 bis 4,3%
Cli, o,9 bis 1,4% Mn, 0,3 bis 1,2% Mg, 0,2 bis o,7%Si, Rest Al mit üblichen Verunreinigungen.
Infolge der Verwendung von Altmetallen und Abfällen ergab sich jedoch in der Gießerei
unabsichtlich eine Schmelze von folgender Zusammensetzung: 6,o% Cu, 1,2% Mn, 1,6%
Mg, 0,9/o Si, 0,4% Fe, o, i % Ti, o,2 % Zn, 0,20/0 Ni, o,o5% P1), Rest A1.
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Bei der bisherigen Arbeitsweise hätte man min die Schmelze nach der
zuletzt genannten Analyse dergefordertenZusammensetzung anpassen müssen, indem man
eine entsprechende Menge von Beinaluminium und gegebenenfalls noch einige, im Hinblick
auf die Treffsicherheit 1>e1 der Ei-reicliun der Sollanalyse hochlegierte Legierungsbestandteile
zusetzte. Hierzu wären bei einem Schmelzengewichtvon 5 t etwa2,7 t Reinaluniinuni
erforderlich gewesen.
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Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird jedoch die Schmelze der
zuletzt genannten Zusammensetzung einfach der Sti-aiiggiefi@-orriclituiig nach Abb.
i zugeführt. Dabei sickert die Restschmelze durch die bereits erstarrte Randkruste
dcs Stranges und tropft ab. Sie wird in dem Ringgefäß 2 aufgefangen und über die
Rinne 7 zu <lein Erstarrungsgefäß 6 weitergeleitet. Das Ringgefäß 2 ist zweckmäßig
durch aus dem Ringbrenner 3 at'stretendes Gas beheizt.
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Die Analyse des erstarrten und von der an seiner Oberfläche ausgetretenen
Restschmelze befreiten Stranges 4 ergab folgende Werte: 3.9% C", 1,2% Mg, i,o% Mn,
0,7% Si, RestAlundzulässige Verunreinigungen innerhalb der Toleranzen. Diese Zusammensetzung
entspricht also der Forderung, und diese Forderung wurde unter Umgehung aller bisher
üblichen verwickelten legierungstechnischen Maßnahmen erfüllt.
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Die Zusammensetzung der im Gefäß erstarrten Restschmelze ergab folgende
Werte: 17,55% Cu, o,55% Mn, 3,500/0 Mg, 2,o6% Si, o,4o% Fe, o,i4% Pb, Rest Al.
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Aus der Gegenüberstellung der gefundenen Analysenwerte des erstarrten
Stranges und der erstarrten Restschmelze ergibt sich einerseits, da.ß sich nicht
alle Legierungsbestandteile an der umgekehrten Blockseierung bei diesem Ausführungsbeispiel
beteiligen,' und andererseits, daß die Bestandteile, die sich an der umgekehrten
Blockseigerung beteiligen, dies in verschieden großem Ausmaße tun. Im vorliegenden
Fall hat sich in der Restschmelze das Cu fast verdreifacht, das Si und das Mg mehr
als verzweifacht. Der Fe-Gehalt der erstarrten Restschmelze entspricht demjenigen
der unreinen Schmelze. Das Pb liat sich wiederum fast
| verdreifacht ini Gegensatz zum 1In, das in der |
| erstarrten hestschinelze einen geringeren Wert als |
| in dem Strang erreicht hat. |
| Bei anderen Legierungen liegen die Verhältnisse |
| ganz -ihnlich wie beidem mitgeteiltenAttsführungs- |
| beispiel. In jedem Fall ist es verliältnisniäßig leicht, |
| durch einen Versuch die Frage zu klären, welche |
| Legieruiigshestandteile einer aus den verschieden- |
| artigsten Altmetallen und Allfällen erschmolzetieti |
| Legierung sich all der umgekehrten Blockseigertlng |
| beteiligen und in welchem Ausmaße sie das tu!i. |
| WeichtdieZusaminensetzung eitler ohne sorgfältige |
| Legiertiligsarheit leergestellten Schmelze wesentlich |
| von der geforderten Analyse ah, dann ist es unter |
| llnistiinden zweckmüßig. (las Stranggießverfalir:u |
| genüiß der Erfiildulig zeveinial durchzuführen. |
| Bei der f-Ierstellung eines 12"-I3olzells betrug |
| die Schmelztemperatur 720' C. Die oben und ttute;i |
| offene Durclilaufkokille hatte eine Bauhöhe von |
| ]2o niln. Die Kokille war geschlossen, so daß das |
| in ihr umlaufende Külilinittel nicht direkt den |
| Strang kiihlen komite. Bei der l)i-ciktisclieti Durch- |
| tührting des eriin(lungsgem@ißen Verfahrens er- |
| folgte die Kühlung der Kokillen finit Frischwasser. |
| Die Gießgeschwindigkeit betrug 5o inin proMinute. |
| Die @e«ciuuencl@estschmelze stellt meist einwert- |
| volles Produkt zum Alislegieren voll solchen |