NL1010262C2 - Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling - Google Patents
Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling Download PDFInfo
- Publication number
- NL1010262C2 NL1010262C2 NL1010262A NL1010262A NL1010262C2 NL 1010262 C2 NL1010262 C2 NL 1010262C2 NL 1010262 A NL1010262 A NL 1010262A NL 1010262 A NL1010262 A NL 1010262A NL 1010262 C2 NL1010262 C2 NL 1010262C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- coolant
- nozzles
- block
- cooling
- mold
- Prior art date
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002826 coolant Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 238000005507 spraying Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 20
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 claims 1
- 230000000153 supplemental effect Effects 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 6
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 6
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 235000002568 Capsicum frutescens Nutrition 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011020 pilot scale process Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
- B22D11/00—Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
- B22D11/12—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ
- B22D11/124—Accessories for subsequent treating or working cast stock in situ for cooling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET GIETEN VAN VLOEIBAAR ALUMINIUM OF ALUMINIUMLEGERINGEN TOT BLOKKENMETHOD AND APPARATUS FOR CASTING LIQUID ALUMINUM OR ALUMINUM ALLOYS TO BLOCKS
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het gieten van vloeibaar 5 aluminium of aluminiumlegeringen tot blokken waarbij het vloeibare aluminium of de aluminiumlegering na het verlaten van een gietvorm wordt gekoeld met een koelmid-del middels een zachte koeling. Voorts heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het gieten van vloeibaar aluminium of aluminiumlegeringen tot blokken.The invention relates to a method for casting liquid aluminum or aluminum alloys into ingots in which the liquid aluminum or aluminum alloy is cooled with a coolant after soft casting after leaving a mold. The invention furthermore relates to a device for casting liquid aluminum or aluminum alloys into blocks.
De gietvorm wordt gekoeld door een koelmiddel op de wanden van de veelal in 10 hoofdzaak in doorsnede rechthoekige blokken te laten stromen. Opgemerkt wordt dat waar in deze octrooiaanvrage gesproken wordt over blokken (ingots), tevens palen (billets, die een ronde doorsnede hebben) of andere verschijningsvormen van gietelingen bedoeld worden.The mold is cooled by allowing a coolant to flow on the walls of the blocks, which are mostly rectangular in cross section. It should be noted that where reference is made in this patent application to blocks (ingots), also posts (billets, which have a round cross section) or other forms of castings are meant.
Voor het gieten van aluminium en aluminiumlegeringen tot blokken wordt in 15 hoofdzaak het Direct Chili Casting (DC-gieten)-proces gebruikt, waarbij het blok na het verlaten van de gietvorm gekoeld wordt. Bij het DC-gieten wordt een vorm van (koelmiddel)filmkoeling toegepast. Een koelmiddel, veelal water, wordt als een gordijn of film over het te koelen object geleid. Het koelmiddel komt ofwel uit openingen in een (intem gekoelde) gietvorm, ofwel uit aparte (koelmiddel-, veelal water) kasten. In 20 deze kasten bevinden zich op regelmatige afstand gaatjes of sleuven. De straaltjes koelmiddel die hieruit komen worden door een spleet wat afgeknepen en gericht op het blok (bijvoorbeeld bij Electro Magnetic Casting, oftewel EMC) of de gietvorm. Door het afknijpen van de straaltjes wordt het koelmiddel egaal over de breedte verdeeld. Dit is belangrijk voor een gelijkmatige koeling.For the casting of aluminum and aluminum alloys into blocks, the Direct Chili Casting (DC casting) process is mainly used, whereby the block is cooled after leaving the mold. DC casting uses a form of (coolant) film cooling. A coolant, usually water, is passed over the object to be cooled as a curtain or film. The coolant comes either from openings in an (internally cooled) mold, or from separate (coolant, usually water) cabinets. These cabinets have holes or slots at regular intervals. The rays of coolant that come out of this are pinched through a gap and aimed at the block (for example with Electro Magnetic Casting, or EMC) or the mold. By squeezing the jets, the coolant is distributed evenly across the width. This is important for even cooling.
25 Bij het verlaten van de gietvorm heeft het blok een temperatuur die boven het kookpunt van koelmiddel, bijvoorbeeld water ligt. Als het koelmiddel tegen dit warmere oppervlak aankomt zal het verdampen met als gevolg dat er een dampfilm ontstaat tussen de koelmiddelfilm en het te koelen blokoppervlak. De dampfilm bepaalt de hoeveelheid warmte die kan worden afgevoerd. Het verlagen van de hoeveelheid 30 koelmiddel heeft dientengevolge geen invloed meer op de hoeveelheid afgevoerde warmte.When leaving the mold, the block has a temperature above the boiling point of coolant, for example water. When the coolant hits this warmer surface, it will evaporate, resulting in a vapor film between the coolant film and the block surface to be cooled. The vapor film determines the amount of heat that can be dissipated. Decreasing the amount of coolant consequently no longer influences the amount of heat dissipated.
Een ander probleem treedt op bij de start van de gieting. Daarbij wordt allereerst een laagje aluminium of aluminiumlegering op het bodemblok gegoten.Another problem occurs at the start of the casting. First of all, a layer of aluminum or aluminum alloy is poured onto the bottom block.
1010262 -2-1010262 -2-
Bij snel aangieten ontstaat een blok met vloeibare kern omgeven door dunne vaste wanden en een dunne bodem. Bij stolling van de kern treedt krimp op. De wanden worden naar binnen getrokken en de voet trekt krom. Dit verschijnsel zorgt voor hoge interne spanningen en grote vervorming van de voet. Door de hoge interne 5 spanningen kan scheuren van de voet optreden.Rapid pouring creates a liquid-core block surrounded by thin solid walls and a thin bottom. Shrinkage occurs when the core solidifies. The walls are pulled in and the foot is bent. This phenomenon causes high internal stresses and great deformation of the foot. Due to the high internal stresses, tearing of the foot can occur.
Wordt er langzaam aangegoten dan wordt er relatief veel warmte aan de voet onttrokken door de wanden van de gietvorm en het bodemblok. Het materiaal stolt aan de wanden van de gietvorm en de voet blijft in de gietvorm hangen. Het bodemblok zakt verder en wanneer de voet van het blok genoeg is afgekoeld en gekrompen, valt de 10 voet naar beneden. Dit is een ongewenste situatie welke kan worden voorkomen door de koeling in de startfase te verminderen zodat er niet te veel warmte aan de voet wordt onttrokken.When poured slowly, relatively much heat is extracted from the base by the walls of the mold and the bottom block. The material solidifies on the walls of the mold and the foot remains in the mold. The bottom block sinks further and when the base of the block has cooled and shrunk enough, the 10 feet fall down. This is an undesirable situation which can be prevented by reducing the cooling in the starting phase so that not too much heat is extracted from the foot.
Een bekende methode om de koeling te verminderen is het oplossen van C02 in : het koelmiddel. Deze methode is bekend en wordt besproken in een artikel van H. Yu, ~ 15 “A process to reduce DC ingot butt curl and swell”, Light Metals 1980, p. 613-628.A known method to reduce the cooling is the dissolution of CO2 in: the coolant. This method is known and discussed in an article by H. Yu, ~ 15 “A process to reduce DC ingot butt curl and swell”, Light Metals 1980, p. 613-628.
Door toevoeging van C02 aan het koelmiddel neemt het vermogen tot warmte afVoeren af. Een dergelijke vorm van koeling wordt “zachte koeling” genoemd. Op zich zijn de voordelen van de toepassing van zachte koeling van algemene bekendheid. Zo draagt zachte koeling bij aan het verminderen van de voetkromming van het blok, als gevolg 20 waarvan ook de spanningen in de voet zullen verminderen en de kans op scheuren wordt verkleind.The addition of CO2 to the coolant reduces the heat dissipation capacity. Such a form of cooling is called “soft cooling”. The advantages of the application of soft cooling are generally known. For example, gentle cooling contributes to reducing the foot curvature of the block, as a result of which the stresses in the foot will also decrease and the chance of cracks is reduced.
Het gebruik van C02 heeft echter een aantal nadelen. Wanneer C02 aan het koelmiddel, veelal water, wordt toegevoegd, treedt er een aantal chemische evenwichtsreacties op. Door kleine variaties in de omstandigheden zoals temperatuur 25 of druk, kunnen deze evenwichtsreacties sterk verschuiven. Dit betekent dat het toepassen van C02 in het koelmiddel onder bedrijfsomstandigheden een onbeheersbare koeling oplevert. Daarbij komt dat er geen meetmethoden beschikbaar zijn om het koelend vermogen onder bedrijfsomstandigheden te meten.However, the use of CO2 has a number of drawbacks. When CO2 is added to the coolant, usually water, a number of chemical equilibrium reactions occur. Due to small variations in conditions such as temperature or pressure, these equilibrium reactions can shift considerably. This means that the use of CO2 in the coolant under operating conditions produces uncontrollable cooling. In addition, no measurement methods are available to measure the cooling capacity under operating conditions.
Het is een doel van de uitvinding te voorzien in een in de aanhef genoemde 30 werkwijze waarbij de voordelen van zachte koeling naar voren komen zonder de nadelen van C02 koeling te hebben.It is an object of the invention to provide a method as mentioned in the preamble, in which the advantages of soft cooling emerge without having the disadvantages of CO2 cooling.
1010262 -3-1010262 -3-
Hiertoe heeft de werkwijze volgens de uitvinding het kenmerk, dat de zachte koeling wordt bereikt door het koelmiddel in druppelvorm op de blokken te spuiten.To this end, the method according to the invention is characterized in that the gentle cooling is achieved by spraying the coolant onto the blocks in droplet form.
In de startfase van het gieten kan de hoeveelheid koelmiddel en daarmee tegelijkertijd de koeling verder worden verminderd, waardoor de gietsnelheid en de 5 afkoeling van het gegoten materiaal beter met elkaar in evenwicht zijn en de besproken problemen niet meer optreden.In the starting phase of the casting, the amount of coolant, and thereby the cooling at the same time, can be further reduced, so that the casting speed and the cooling of the cast material are better balanced and the problems discussed no longer occur.
In plaats van het blok met een film van een koelmiddel te koelen, wordt het met koelmiddeldruppels gekoeld. In de stationaire fase spuiten de druppels met een grote impuls tegen het blok. Zij zijn dan ook in staat door de dampfilm heen het oppervlak 10 van het blok te bereiken en daar te verdampen.Instead of cooling the block with a coolant film, it is cooled with coolant drops. In the stationary phase, the drops spray against the block with a great impulse. They are therefore able to reach the surface 10 of the block through the vapor film and to evaporate there.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat het koelmiddel via nozzles op de blokken wordt gespoten.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the coolant is sprayed onto the blocks via nozzles.
De druk op de nozzles en daarmee ook de koelmiddelhoeveelheid kan dan binnen ruime grenzen ingesteld worden zonder dat het sproeipatroon veel wijzigt. Om 15 effectief te kunnen koelen moet het koelmiddel als druppels uit de sproeiers komen. Door de druk die hiervoor nodig is krijgt het koelmiddel een hogere snelheid dan bij filmkoeling gebruikelijk is. Om een maximale warmteafvoer in de stationaire fase mogelijk te maken, kan het koelmiddel met behulp van de nozzles onder hoge druk in grote hoeveelheden tegen het oppervlak van het blok worden gespoten.The pressure on the nozzles and thus also the amount of coolant can then be set within wide limits without the spray pattern changing much. In order to cool effectively, the coolant must come out of the nozzles as drops. The pressure required for this gives the coolant a higher speed than is usual with film cooling. To allow maximum heat dissipation in the stationary phase, the coolant can be sprayed in large quantities against the surface of the block using the high pressure nozzles.
20 Bij koeling via nozzles kan eveneens gebruik worden gemaakt van koelmiddelkasten waar de nozzles aan bevestigd zijn. De afstanden tussen de nozzles kan veel groter zijn dan tussen de gaatjes of sleuven voor filmkoeling doordat de nozzles het koelmiddel als een waaier versproeien.20 For cooling via nozzles, use can also be made of coolant cabinets to which the nozzles are attached. The distances between the nozzles can be much larger than between the holes or slots for film cooling because the nozzles spray the coolant as a fan.
Meer in het algemeen heeft de koeling van het gegoten blok met nozzles de 25 volgende voordelen: de regeling en controle van de koeling is binnen ruime grenzen mogelijk; de koeling kan nauwkeurig en reproduceerbaar worden ingesteld en naderhand worden veranderd; de mate van koeling is in mindere mate dan bij andere wijzen van koeling 30 afhankelijk van de constante kwaliteit van het gebruikte koelwater; het sproeipatroon, de druk en de koelmiddelhoeveelheid per tijdseenheid kunnen snel worden gewijzigd door een ander type nozzle te installeren; 1010262 -4- eenvoudig in onderhoud door verwisselbare nozzles; bij vervuiling of slijtage van de nozzles kunnen zij eenvoudig losgeschroefd worden en worden gereinigd of vervangen.More generally, the cooling of the cast block with nozzles has the following advantages: the regulation and control of the cooling is possible within wide limits; the cooling can be set accurately and reproducibly and changed afterwards; the degree of cooling depends to a lesser extent than with other modes of cooling, depending on the constant quality of the cooling water used; the spray pattern, pressure and amount of coolant per unit time can be changed quickly by installing a different type of nozzle; 1010262 -4- easy to maintain thanks to exchangeable nozzles; if the nozzles are dirty or worn, they can simply be unscrewed and cleaned or replaced.
lage investeringskosten; koeling met nozzles is door toepassen van koopdelen 5 (nozzles) en bijvoorbeeld simpele koelmiddelkasten een eenvoudig concept.low investment costs; cooling with nozzles is a simple concept by using purchase parts 5 (nozzles) and, for example, simple coolant cabinets.
Een verdere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat het koelmiddel dat uit een individuele spuitmond komt, het oppervlak van de blokken raakt in een vooraf gekozen patroon. Dit heeft het voordeel dat de koeling plaatselijk te sturen is. Al naar gelang koeling plaatselijk gewenst is en de 10 vorm of kwaliteit van de gieteling andere eisen stelt, kan de koeling plaatselijk gevarieerd worden.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the coolant coming from an individual nozzle touches the surface of the blocks in a preselected pattern. This has the advantage that the cooling can be controlled locally. Depending on whether cooling is locally desired and the shape or quality of the casting makes different demands, the cooling can be varied locally.
Een nadere uitvoeringsvorm is die waarbij het vooraf gekozen patroon wordt gevormd door een bundel druppels van het koelmiddel met een rechthoekige doorsnede. Dit heeft het voordeel dat elk deel van de omtrek van een blok met een 15 rechthoekige doorsnede te bestrijken is, zodat een gelijkmatige koeling langs de omtrek wordt bereikt door een gelijkmatige koelmiddelverdeling.A further embodiment is where the preselected pattern is formed by a bundle of drops of the coolant of rectangular cross section. This has the advantage that every part of the perimeter of a block with a rectangular cross section can be covered, so that an even cooling along the perimeter is achieved by an even distribution of coolant.
Een nog nadere uitvoeringsvorm is erdoor gekenmerkt, dat de rangschikking van naast elkaar gelegen nozzles zodanig is, dat de vooraf gekozen patronen van de bundels druppels van het koelmiddel op elkaar aansluiten. Hiermee wordt bereikt dat het 20 volledige oppervlak van het gegoten blok aluminium of aluminium legering gelijkmatig met koelmiddel wordt bespoten en daarmee ook gelijkmatig gekoeld wordt, onafhankelijk van de vorm van het blok.A still further embodiment is characterized in that the arrangement of adjacent nozzles is such that the preselected patterns of the bundles of drops of the coolant connect to each other. This achieves that the entire surface of the cast block of aluminum or aluminum alloy is uniformly sprayed with coolant and thus also cooled evenly, regardless of the shape of the block.
Een andere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat meerdere nozzles worden gebruikt welke in ten minste één rij naast 25 elkaar en althans nagenoeg evenwijdig aan het vlak zijn geplaatst waarin de uittree-opening van de gietvorm ligt. De uittree-opening van de gietvorm is de opening waar het vloeibare aluminium bij de meest gebruikelijke vormen van gieten onder invloed van de zwaartekracht uit de gietvorm komt. Dit heeft bij het koelen van in doorsnede in hoofdzaak rechthoekige blokken het voordeel dat op deze wijze effectief het volledige 30 oppervlak van het blok gelijkmatig door het koelmiddel bereikt kan worden.Another embodiment of the method according to the invention is characterized in that a plurality of nozzles are used, which are placed in at least one row next to each other and at least substantially parallel to the plane in which the outlet opening of the mold lies. The outlet of the mold is the opening where the liquid aluminum exits from the mold under the influence of gravity in the most common forms of casting. This has the advantage when cooling substantially rectangular blocks in cross-section, that in this way the entire surface of the block can be reached uniformly by the coolant.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat de afstand tussen de gietvorm en de rij nozzles welke zich het meest in 1010262 -5- de nabijheid van de uittree-opening van de gietvorm bevindt, wordt geminimaliseerd. Na het stollen van het metaal in de gietvorm dient het vaste metaal zo snel mogelijk verder afgekoeld te worden. Hoe korter deze tussen liggende tijd, des te beter zullen de structuur en de materiaal eigenschappen zijn. Door het plaatsen van de nozzles op een 5 minimale afstand van de gietvorm wordt dit bereikt.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the distance between the mold and the row of nozzles, which is most in the vicinity of the outlet opening of the mold, is minimized. After solidification of the metal in the mold, the solid metal should be cooled further as soon as possible. The shorter this interval, the better the structure and material properties will be. This is achieved by placing the nozzles at a minimum distance from the mold.
Een voordelige uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat de hoek waaronder de nozzles op de wand van het blok spuiten, instelbaar is. Dit heeft het voordeel dat het mogelijk is om plaatselijk de koelparameters nog verder te variëren en om eventuele nadelige effecten te voorkomen. 10 Een gunstige uitvoeringsvorm daarvan is erdoor gekenmerkt, dat de nozzles welke zich het meest in de nabijheid van de uittree-opening van de gietvorm bevinden, worden ingesteld onder een hoek die kleiner is dan 90 graden, in de richting van de beweging van de wijzers van de klok gemeten ten opzichte van de wand van het blok. De wand van het blok zal bij de meest gebruikelijke vormen van gieten van aluminium en diens 15 legeringen nagenoeg verticaal zijn. Bij voorkeur worden de nozzles ingesteld onder een hoek die kleiner is dan 80 graden, meer bij voorkeur kleiner dan 70 graden. Een dergelijke oriëntatie van de nozzles heeft tot gevolg dat het koelmiddel in de aangietfa-se niet tussen het bodemblok en de gietvorm door omhoog kan stromen. Na de aangietfase, wanneer het koelmiddel op volle druk tegen het blok aanstaat, mag het 20 koelmiddel bovendien niet omhoog tussen het vloeibare metaal en de gietvorm gestuwd worden. Het aluminium of de aluminium legering zou hierdoor onregelmatig kunnen gaan stollen en in het ergste geval kan koelmiddel opgesloten raken.An advantageous embodiment of the method according to the invention is characterized in that the angle at which the nozzles spray on the wall of the block is adjustable. This has the advantage that it is possible to vary the cooling parameters even further locally and to prevent any adverse effects. A favorable embodiment thereof is characterized in that the nozzles which are closest to the outlet opening of the mold are set at an angle less than 90 degrees, in the direction of the clockwise movement of the clock measured relative to the wall of the block. The wall of the block will be substantially vertical in the most common forms of casting aluminum and its alloys. Preferably, the nozzles are adjusted at an angle less than 80 degrees, more preferably less than 70 degrees. Such an orientation of the nozzles means that the coolant in the pouring phase cannot flow up between the bottom block and the mold. Moreover, after the casting phase, when the coolant is at full pressure against the block, the coolant must not be pushed up between the liquid metal and the mold. This could cause the aluminum or aluminum alloy to solidify irregularly and, in the worst case, coolant could become trapped.
Bij het gieten van aluminiumlegeringen die gevoelig zijn voor kromtrekken van de voet en scheuren is het bijzonder voordelig om ten minste twee rijen nozzles met 25 een onderling afgestemde oriëntatie te gebruiken waarmee een “meerfasige” koeling wordt bereikt. Het kromtrekken en scheuren kan zo worden verminderd of worden voorkomen.When casting aluminum alloys that are susceptible to foot warping and cracking, it is particularly advantageous to use at least two rows of nozzles of a coordinated orientation to achieve "multiphase" cooling. Warping and tearing can thus be reduced or prevented.
Een verdere uitvoeringsvorm is erdoor gekenmerkt, dat het koelmiddel op de blokken wordt gespoten onder een druk die varieert tussen 0,3 en 30 bar. Bij deze 30 drukken behouden de nozzles in het algemeen hun gewenste spuitpatroon. De hoeveelheid koelmiddel die uit de nozzles komt is in ruime mate regelbaar door de druk te variëren. Met de koelmiddeldruk en de hoeveelheid koelmiddel kan de mate van 1010262 -6- afkoeling en daarmee onder meer de dikte van de randzone beïnvloed worden. In de startfase is een andere mate van afkoeling gewenst dan in de stationaire fase. Een lage druk op de nozzles, in de orde van 0,3 tot 3 bar, zorgt tijdens de startfase voor de gewenste zachte koeling. In de stationaire fase daarentegen is juist een hogere druk 5 gewenst, althans ten minste op een aantal van de nozzles.A further embodiment is characterized in that the coolant is sprayed on the blocks under a pressure varying between 0.3 and 30 bar. At these pressures, the nozzles generally maintain their desired spray pattern. The amount of coolant that comes out of the nozzles is largely adjustable by varying the pressure. With the coolant pressure and the amount of coolant, the degree of cooling and thus the thickness of the edge zone, among other things, can be influenced. In the starting phase, a different degree of cooling is desired than in the stationary phase. A low pressure on the nozzles, in the order of 0.3 to 3 bar, ensures the desired gentle cooling during the starting phase. In the stationary phase, on the other hand, a higher pressure is desirable, at least on some of the nozzles.
Wanneer het koelmiddel dat uit de nozzles komt welke zich het meest in de nabijheid van de uittree-opening van de gietvorm bevinden, tijdens de stationaire fase op de blokken wordt gespoten met een druk die groter is dan 3 bar, worden additionele voordelen bereikt. De bovenste nozzles hebben namelijk tot doel het blok af te koelen. 10 Om te voorkomen dat de dampfilm thermische isolatie van het walsblok veroorzaakt wordt het koelmiddel met “hoge” druk (> 3 bar) tegen het blok gespoten. De individuele druppeltjes hebben een grote impuls en ondervinden weinig hinder van de dampfilm.Additional benefits are achieved when the coolant exiting the nozzles closest to the mold exit port is sprayed onto the blocks during the stationary phase at a pressure greater than 3 bar. The top nozzles have the purpose of cooling the block. 10 To prevent the vapor film from causing thermal insulation of the roller block, the coolant is sprayed against the block with “high” pressure (> 3 bar). The individual droplets have a large impulse and are little affected by the vapor film.
Door de sterkte van de koeling met behulp van een verhoging van de 15 koelmiddeldruk op de nozzles te vergroten zal er meer warmte per tijdseenheid worden onttrokken aan de omgeving waar het koelmiddel het blok treft. Dit effect treedt op in de diepte richting maar ook in langsrichting van het blok. Vooral het koelend effect naar boven naar het vloeibare metaal toe, de zogenaamde “advanced cooling”, is bijzonder belangrijk voor het verkleinen van de dikte van de randzone in het 20 afgekoelde blok aluminium.By increasing the strength of the cooling by increasing the coolant pressure on the nozzles, more heat per unit time will be extracted from the environment where the coolant strikes the block. This effect occurs in the depth direction but also in the longitudinal direction of the block. Especially the cooling effect upwards towards the liquid metal, the so-called advanced cooling, is particularly important for reducing the thickness of the edge zone in the cooled block of aluminum.
Door de intern aanwezige warmte is het goed mogelijk dat het walsblok weer opwarmt, mogelijk lokaal tot zelfs boven het smeltpunt. Wanneer nu het koelmiddel dat uit de nozzles komt in de rij die zich verder van de uittree-opening van de gietvorm af bevindt, op de blokken wordt gespoten met een druk die lager is dan 2 bar, kan dit 25 voorkomen worden. Uit metingen is gebleken dat het blok door de secundaire koeling tot onder de 100 ° C wordt afgekoeld. Er ontstaat in deze fase geen dampfilm meer en daarom is het mogelijk het blok met een nog lagere druk op de nozzles.Due to the internal heat, it is quite possible for the roller block to heat up again, possibly locally even above the melting point. If the coolant coming out of the nozzles in the row further away from the mold exit opening is now sprayed onto the blocks with a pressure lower than 2 bar, this can be prevented. Measurements have shown that the block is cooled to below 100 ° C by secondary cooling. No vapor film is formed at this stage and therefore it is possible to block the block with an even lower pressure on the nozzles.
Voor de nozzles in de rij die zich verder van de uittree-opening van de gietvorm af bevindt, is een grote maat aan te bevelen aangezien de nozzles daar met weinig druk 30 een grote hoeveelheid koelmiddel moeten kunnen doorlaten.For the nozzles in the row further away from the mold exit opening, a large size is recommended since the nozzles should be able to pass a large amount of coolant there with little pressure.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat het gieten van het vloeibare aluminium of de aluminiumlegering met 1010262 -7- een verhoogde gietsnelheid wordt uitgevoerd. Dit heeft tot effect dat de gietstructuur wordt verbeterd en een kleinere randzone wordt bereikt.An embodiment of the method according to the invention is characterized in that the casting of the liquid aluminum or the aluminum alloy is carried out with an increased casting speed with 1010262-7. This has the effect that the casting structure is improved and a smaller edge zone is achieved.
Er zijn nog andere maatregelen beschikbaar die de dikte van de randzone kunnen verminderen. Het is bijvoorbeeld effectief om de temperatuur te verhogen waarmee het 5 vloeibare aluminium of diens legeringen wordt gegoten, wat ervoor zorgt dat het langer duurt voordat genoeg warmte door de gietvorm is onttrokken om het vloeibare aluminium of de aluminium legering te laten stollen, zodat het metaal lager in de gietvorm stolt.Other measures are available that can reduce the thickness of the edge zone. For example, it is effective to increase the temperature at which the liquid aluminum or its alloys are poured, which makes it take longer to extract enough heat from the mold to solidify the liquid aluminum or aluminum alloy so that the metal solidifies lower in the mold.
Wanneer de gietvorm zelf, bijvoorbeeld intem, gekoeld is, zorgt dit ervoor dat 10 het aluminium of de aluminium legering al eerder stolt. Wanneer er minder tijd verstrijkt tussen het moment van eerste stolling en het moment dat het blok de gietvorm verlaat en daar gekoeld wordt, is dit gunstig voor het minimaliseren van de randzone. Een relatief warme gietvorm zorgt dus voor een dunne randzone.When the mold itself is cooled, for example internally, this causes the aluminum or aluminum alloy to solidify earlier. When less time elapses between the time of first solidification and the moment the block leaves the mold and is cooled there, this is beneficial for minimizing the edge zone. A relatively warm mold therefore creates a thin edge zone.
Een nadere uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is erdoor 15 gekenmerkt, dat het niveau waarop het aluminium of de aluminiumlegering zich in de gietvorm bevindt, geminimaliseerd wordt. Dit heeft tot gevolg dat de afkoelsnelheid beïnvloed wordt, en daarmee tegelijkertijd de dikte van de randzone wordt geminimaliseerd. Bovendien wordt de korrelstructuur van het aluminium blok of het aluminium legering blok verbeterd.A further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the level at which the aluminum or aluminum alloy is in the mold is minimized. As a result, the cooling speed is influenced, and at the same time the thickness of the edge zone is minimized. In addition, the grain structure of the aluminum block or the aluminum alloy block is improved.
20 Het is bijzonder gunstig gebleken om met de werkwijze volgens de uitvinding aluminiumlegeringen die extra gevoelig zijn voor voetkromming en scheuren te gieten tot walsblokken.It has been found particularly advantageous to cast aluminum alloys which are extra sensitive to foot curvature and cracks into rolling blocks with the method according to the invention.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het gieten van een aluminium blok of een aluminium legering blok met een werkwijze volgens één of 25 meer der voorgaande conclusies, voorzien van een gietvorm en een koelsysteem voor het opbrengen van een koelmiddel op het blok. Een dergelijke inrichting is eveneens bekend uit bovengenoemd artikel van Y. Hu.The invention also relates to a device for casting an aluminum block or an aluminum alloy block according to one or more of the preceding claims, comprising a mold and a cooling system for applying a coolant to the block. Such a device is also known from the above-mentioned article by Y. Hu.
Zoals hiervoor met betrekking tot de werkwijze reeds is uiteengezet, brengt een dergelijke inrichting het bezwaar met zich mee dat bij het gebruik ervan voor het gieten 30 van aluminium of aluminiumlegeringen, in het gegoten blok een grote voetkromming optreedt, waardoor scheuren kunnen ontstaan en bovendien de korrelstructuur en de dikte van de randzone verbeterd kunnen worden.As has already been explained above with regard to the method, such a device entails the drawback that when it is used for casting aluminum or aluminum alloys, a large foot curvature occurs in the cast block, which may cause cracks and, moreover, the grain structure and the edge zone thickness can be improved.
1010262 -8-1010262 -8-
Hiertoe heeft de inrichting volgens de uitvinding het kenmerk, dat de inrichting voorzien is van spuitmiddelen die het koelmiddel in druppelvorm op het blok spuiten. Hiermee wordt een gelijkmatige koeling bereikt waarmee ook in de startfase van het gieten de genoemde problemen niet meer optreden.To this end, the device according to the invention is characterized in that the device is provided with spraying means which spray the coolant in droplet form onto the block. This ensures uniform cooling, so that the above-mentioned problems no longer occur in the initial phase of casting.
5 Een uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat de spuitmiddelen nozzles omvatten. Het gebruik van nozzles voor het aanbrengen van het koelmiddel op het gegoten blok heeft als voordeel dat de koeling nauwkeurig geregeld kan worden, en per gieteling aan te passen is aan de specifieke eisen die het gieten van een bepaalde legering stelt. Daarbij zijn nozzles eenvoudig te 10 onderhouden en te vervangen, en kunnen ze tegen lage kosten geïnstalleerd worden.An embodiment of the device according to the invention is characterized in that the spraying means comprise nozzles. The use of nozzles for applying the coolant to the cast block has the advantage that the cooling can be accurately controlled, and can be adjusted per casting to the specific requirements of casting a particular alloy. In addition, nozzles are easy to maintain and replace, and can be installed at low cost.
Een efficiënte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat het koelmiddel uit de nozzles het oppervlak van de blokken in een vooraf gekozen patroon raakt, waarbij de rangschikking van naast elkaar gelegen nozzles zodanig is, dat de patronen van de stralen koelwater op elkaar aansluiten. Door 15 de keuze voor een nozzle met een bepaald spuitpatroon aan te passen aan de vorm en < maat van een bepaald blok, kan bij rangschikking van de nozzles op een wijze, waarbij de patronen op elkaar aansluiten, worden bereikt dat het volledige oppervlak van het gegoten blok gelijkmatig door koelmiddel bestreken wordt, waarmee een gelijkmatige koeling wordt bereikt.An efficient embodiment of the device according to the invention is characterized in that the coolant from the nozzles touches the surface of the blocks in a preselected pattern, the arrangement of adjacent nozzles being such that the patterns of the jets of cooling water connect together. By adapting the choice of a nozzle with a specific spray pattern to the shape and size of a certain block, when the nozzles are arranged in a manner in which the cartridges connect to each other, it is possible to achieve the entire surface of the nozzle. cast block is evenly covered by coolant, thereby achieving even cooling.
20 Een nadere uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de inrichting is voorzien van meerdere nozzles welke zich in ten minste één rij naast elkaar bevinden waarbij de rij althans nagenoeg evenwijdig is aan het vlak dat de uittree-opening van de gietvorm omvat. Bij het koelen van in doorsnede in hoofdzaak rechthoekige blokken heeft een inrichting die is voorzien van op dergelijke wijze gerangschikte nozzles het voordeel 25 dat daarmee het volledige oppervlak van het blok effectief en gelijkmatig door het koelmiddel bereikt kan worden.A further embodiment is characterized in that the device is provided with a plurality of nozzles which are located next to each other in at least one row, the row being at least substantially parallel to the plane which comprises the exit opening of the mold. When cooling substantially rectangular blocks in cross section, a device provided with nozzles arranged in such a way has the advantage that the entire surface of the block can thereby be effectively and evenly reached by the coolant.
Een voordelige uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat de inrichting een rij nozzles omvat welke zich in de onmiddellijke nabijheid van de uittree-opening van de gietvorm bevindt. Dit leidt tot 30 het gunstige effect dat de tijd die verstrijkt tussen het eerste stollen van het metaal in de gietvorm en de koeling buiten die gietvorm, zo kort mogelijk gehouden wordt, 1010262 -9- waarmee de structuur en de materiaaleigenschappen van het gegoten blok aluminium of het blok van de aluminium legering worden verbeterd.An advantageous embodiment of the device according to the invention is characterized in that the device comprises a row of nozzles located in the immediate vicinity of the outlet opening of the mold. This leads to the advantageous effect that the time elapsing between the first solidification of the metal in the mold and the cooling outside of the mold is kept as short as possible, with which the structure and material properties of the cast aluminum block whether the aluminum alloy block can be improved.
Een bijzonder doelmatige uitvoeringsvorm van de inrichting is erdoor gekenmerkt, dat de inrichting nozzles omvat waarbij de hoek waaronder de nozzles op 5 de wand van het blok spuiten, instelbaar is. Hiermee wordt bereikt dat de koelpara-meters van de inrichting nog verder te variëren zijn. Daarbij is het bovendien van groot belang dat de hoek van de nozzles die zich het meest in de nabijheid van de uittree-opening van de gietvorm bevinden, wordt ingesteld op een wijze dat het koelmiddel in de aangietfase niet tussen het bodemblok en de gietvorm door omhoog kan stromen. 10 Een oriëntatie onder een hoek die kleiner is dan 90 graden, bij voorkeur 80 graden, meer bij voorkeur 70 graden, is daarbij bijzonder geschikt gebleken. Bovendien wordt bereikt dat na de aangietfase het koelmiddel niet omhoog tussen het vloeibare metaal en de gietvorm gestuwd kan worden. Dit voorkomt onregelmatige stolling en insluitsels van koelmiddel in het gestolde blok aluminium of aluminium legering.A particularly efficient embodiment of the device is characterized in that the device comprises nozzles, wherein the angle at which the nozzles spray on the wall of the block is adjustable. This achieves that the cooling parameters of the device can be varied even further. In addition, it is of great importance that the angle of the nozzles closest to the mold exit opening is adjusted in such a way that the coolant does not rise between the base block and the mold in the casting phase. can flow. An orientation at an angle of less than 90 degrees, preferably 80 degrees, more preferably 70 degrees, has proved to be particularly suitable. Moreover, it is achieved that after the casting phase the coolant cannot be pushed upwards between the liquid metal and the mold. This prevents irregular solidification and coolant inclusions in the solidified block of aluminum or aluminum alloy.
15 Gebleken is dat met een inrichting die is voorzien van middelen om het koelmid del onder een druk tussen 0,3 en 30 bar op de blokken te spuiten, de nozzles het gewenste spuitpatroon behouden. Door de druk te variëren is de hoeveelheid koelmiddel en daarmee gelijktijdig de mate van afkoeling te regelen. Dit is onder meer van invloed op de dikte van de randzone en de korrelstructuur van het aluminium (of 20 aluminium legering) blok. Tijdens de startfase worden goede resultaten verkregen wanneer de nozzles spuiten onder een druk die varieert tussen de 0,3 en 3 bar, terwijl tijdens de stationaire fase voor althans een aantal nozzles een hogere druk geschikter is.It has been found that with a device provided with means for spraying the coolant on the blocks under a pressure between 0.3 and 30 bar, the nozzles retain the desired spray pattern. By varying the pressure, the amount of coolant and thus the degree of cooling can be controlled simultaneously. This affects, among other things, the thickness of the edge zone and the grain structure of the aluminum (or 20 aluminum alloy) block. During the starting phase, good results are obtained when the nozzles spray under a pressure varying between 0.3 and 3 bar, while during the stationary phase a higher pressure is more suitable for at least some nozzles.
Een zeer efficiënte uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding is erdoor gekenmerkt, dat de inrichting middelen omvat waarmee verschillende nozzles 25 of groepen nozzles onder een van elkaar verschillende druk al dan niet in combinatie met een variërende hoeveelheid koelmiddel op de blokken kunnen spuiten. Naarmate het gegoten blok verder uit de gietvorm komt, daalt de temperatuur van het vloeibare aluminium, waarbij stolling optreedt. Afhankelijk van de temperatuur van het blok is koeling in meerdere of mindere mate gewenst. Wanneer het mogelijk is om groepen 30 nozzles onder een van elkaar variërende druk op het blok te laten spuiten, kan een inrichting volgens deze uitvoeringsvorm aan deze verschillende koelwensen tegemoet komen.A very efficient embodiment of the device according to the invention is characterized in that the device comprises means with which different nozzles or groups of nozzles can spray on the blocks under a different pressure, whether or not in combination with a varying amount of coolant. As the cast block moves further out of the mold, the temperature of the liquid aluminum decreases, causing solidification. Depending on the temperature of the block, cooling is desirable to a greater or lesser extent. When it is possible to have groups of nozzles sprayed on the block under varying pressure, a device according to this embodiment can meet these different cooling requirements.
1010262 -10-1010262 -10-
Aan de hand van de uitvinding niet beperkende voorbeelden zal de uitvinding hierna verder worden toegelicht.The invention will be further elucidated hereinbelow on the basis of non-limiting examples.
Op een pilot-schaal van experimenteren zijn via DC-gieten walsblokken 5 vervaardigd met een rechthoekige doorsnede van 600x200mm en een maximale lengte van ongeveer 1500mm. De gietsnelheid is instelbaar en is voor de gebruikte installatie maximaal 9,7 cm/min. De intem watergekoelde gietvorm heeft een glad binnenoppervlak en heeft voorts een hoogte van 125mm. Het koelwater stroomt aan een korte zijde de gietvorm in, waarna het koelwater aan de andere korte zijde de 10 gietvorm weer verlaat. De koelwaterhoeveelheid voor de gietvorm wordt zo groot mogelijk gehouden om temperatuurstijging in het koelwater zoveel mogelijk te voorkomen. Het koelwater dat de gietvorm verlaat wordt niet gebruikt voor de koeling van het walsblok zoals gebruikelijk bij DC-gieten. De secundaire koeling van het walsblok tijdens het gieten wordt verkregen met sproeierkoeling. De gietinstallatie is 15 voorzien van een ringleiding met sproeiers/nozzles. De ringleiding is enkele centimeters boven de uittree opening van de gietvorm geplaatst en is in hoogte en afstand tot de gietvorm instelbaar om het sproeipatroon te optimaliseren en verzorgd de secundaire koeling. Op de ringleiding zijn evenwijdig aan de lange zijde van de gietvorm 13 nozzles gemonteerd en evenwijdig aan de korte zijde van de gietvorm 5 20 nozzles. De hart op hart afstand van de sproeiers bedraagt 50mm. De gebruikte ' sproeiers worden gekarakertiseerd door het geven van een straal met een hoge impuls en een vlak sproeipatroon. De sproeihoek bedraagt 65 graden. Er zijn vier gietingen A, B, C en D uitgevoerd waarbij verschillende parameters tijdens een gieting zijn gevarieerd, zie Tabel 1. De waterdruk op de nozzles tijdens de gietingen A, B, C en D 25 waren respectievelijk 4, 10, 9½ en 91/2 bar. De metaaltemperatuur is gemeten bij de instroom opening van de giettuit in de gietgoot. De afstand tot de voet in Tabel 1 betekent de werkelijk gegoten lengte van het walsblok gemeten vanaf de voet van het walsblok. De gegoten aluminiumlegering was van het AA6061-type. De gegoten walsblokken zijn beoordeeld op de dikte van de randdikte op verschillende plaatsen in 30 het walsblok, zie Tabel 2, waarbij (m) staat voor het midden van het walsblokoppervlak aan de lange zijde van het walsblok, (i) staat voor het midden van het walsblokoppervlak aan de korte zijde van het walsblok waar het koelwater de 1010262 -11 - gietvorm is ingegaan, en (u) staat voor het midden van het walsblokoppervlak aan de korte zijde van het walsblok waar het koelwater de gietvorm is uitgegaan. De dikte van de randzone is na het macro-etsen van een plak gezaagd uit het gegoten walsblok. De dikte van de randzone in een gegoten blok van een aluminiumlegering van het 5 AA6061-type door middel van conventioneel DC-gieten ligt doorgaans het gebied van 5 mm of meer. Uit de resultaten van Tabel 2 valt op te maken dat bij gebruik van sproeikoeling de dikte van de randzone aanzienlijk afneemt, waarbij het zelfs mogelijk om een dikte van de randzone te verkrijgen die gelijk is aan of kleiner is dan 1 mm. De dikte van een randzone wordt bepaald door de mate waarin de primaire koeling bij de 10 secundaire koeling kan worden gebracht. Primaire koeling wordt in hoofdzaak veroorzaakt door de gietvorm. Hier wordt een eerste huid van gestold aluminium gevormd. De secundaire koeling komt in hoofdzaak van de van buiten komende waterkoeling. Bij conventionele koeling gaat er enige tijde overheen voordat het primaire gestolde deel onder invloed komt van de secundaire koeling. Gedurende deze 15 tijd is door krimp van het reeds gestolde aluminium geen contact meer met de gietvorm en het aluminium ondergaat een soort van gloeibehandeling door de in de kem aanwezige warmte. Dit veroorzaakt in hoge mate de slechte kwaliteit van het aluminium dicht onder het oppervlak van een walsblok. Door de primaire koeling te verminderen (door beperken van de waterhoeveelheid door de gietvorm) en e 20 secundaire koeling te vergroten kan de tijd waarin de gloeibehandeling optreedt verminderd worden. Bij conventionele koeling verlaagt men doorgaans het metaalniveau in de gietvorm om de primaire koeling zo laat mogelijk te laten plaatsvinden. Een ander manier om dit effect te verkrijgen is door geheel of gedeeltelijk isolatiemateriaal aan te brengen in het bovenste gedeelte van de gietvorm. 25 Verlagen van het metaalniveau bij conventionele koeling brengt het risico met zich mee dat als de koeling primair of secundair iets vermindert het metaal direct vloeibaar aan de onderzijde uit de gietvorm loopt doordat de secundaire koeling niet ver genoeg reikt in de gietvorm. Met sproeierkoeling is het echter mogelijk dat de secundaire koeling wel ver genoeg in de gietvorm reikt. De “advanced cooling” is daarmee veel 30 groter. Hierdoor hoeft het metaalniveau in de gietvorm niet tot vlakbij de onderzijde van de gietvorm te worden verlaagd. Dit metaalniveau wordt bij voorkeur zo gekozen dat de stolling zich op een veilige afstand van de onderzijde van de gietvorm bevindt.On a pilot scale of experimentation, rolling blocks 5 with a rectangular cross section of 600x200mm and a maximum length of approximately 1500mm were produced via DC casting. The casting speed is adjustable and is maximum 9.7 cm / min for the installation used. The internally water-cooled mold has a smooth inner surface and has a height of 125 mm. The cooling water flows into the mold on one short side, after which the cooling water on the other short side leaves the mold again. The cooling water quantity for the mold is kept as large as possible to prevent an increase in temperature in the cooling water as much as possible. The cooling water leaving the mold is not used to cool the mill as usual with DC casting. The secondary cooling of the roller block during casting is achieved with nozzle cooling. The casting installation is provided with a ring pipe with nozzles / nozzles. The ring pipe is placed a few centimeters above the outlet opening of the mold and is adjustable in height and distance from the mold to optimize the spray pattern and provides secondary cooling. 13 nozzles are mounted on the ring line parallel to the long side of the mold and 20 nozzles parallel to the short side of the mold. The center-to-center distance of the nozzles is 50mm. The nozzles used are characterized by giving a high impulse jet and a flat spray pattern. The spray angle is 65 degrees. Four castings A, B, C and D were performed with different parameters varied during a casting, see Table 1. The water pressure on the nozzles during castings A, B, C and D 25 were 4, 10, 9½ and 91 respectively / 2 bar. The metal temperature was measured at the inflow opening of the pouring spout in the pouring channel. The distance to the base in Table 1 means the actual cast length of the roller block measured from the base of the roller block. The cast aluminum alloy was of the AA6061 type. The cast ingots are judged by the thickness of the edge thickness at various locations in the ingot, see Table 2, where (m) is the center of the ingot surface on the long side of the ingot, (i) is the middle of the roll block surface on the short side of the roll block where the cooling water has entered the 1010262-11 mold, and (u) represents the center of the roll block surface on the short side of the roll block where the cooling water has left the mold. The thickness of the edge zone is sawn from the cast block after macro-etching a slab. The thickness of the edge zone in a cast AA aluminum alloy block of the AA6061 type by conventional DC casting is usually in the range of 5 mm or more. From the results of Table 2 it can be seen that when spray cooling is used, the thickness of the edge zone decreases considerably, and it is even possible to obtain a thickness of the edge zone equal to or less than 1 mm. The thickness of an edge zone is determined by the extent to which the primary cooling can be brought to the secondary cooling. Primary cooling is mainly caused by the mold. Here a first skin of solidified aluminum is formed. The secondary cooling mainly comes from the external water cooling. With conventional cooling, it takes some time before the primary solidified part comes under the influence of the secondary cooling. During this time, due to shrinkage of the already solidified aluminum, there is no longer contact with the mold and the aluminum undergoes a kind of annealing treatment due to the heat present in the core. This largely causes the poor quality of the aluminum close to the surface of a roller block. By reducing the primary cooling (by limiting the amount of water through the mold) and increasing the secondary cooling, the time during which the annealing treatment occurs can be reduced. Conventional cooling typically lowers the metal level in the mold to allow primary cooling to take place as late as possible. Another way to achieve this effect is to apply some or all of the insulating material in the top part of the mold. Decreasing the metal level in conventional cooling entails the risk that if the primary or secondary cooling decreases slightly, the metal will flow directly out of the mold liquid at the bottom because the secondary cooling does not reach far enough in the mold. With nozzle cooling, however, the secondary cooling may reach far enough into the mold. The “advanced cooling” is therefore much greater. This eliminates the need to lower the metal level in the mold near the bottom of the mold. This metal level is preferably chosen so that the solidification is a safe distance from the bottom of the mold.
1010262 -12-1010262 -12-
Bij kleine relatieve wijziging van de gietparameters ontstaat dan niet direct een uitloper. De wijze van koeling, het metaalniveau in de gietvorm en de dikte van de randzone van het gegoten walsblok zijn daarmee van elkaar afhankelijk. Sproeierkoeling maakt het mogelijk de gietparameters zo in te stellen dat dit een 5 maximaal voordelig effect heeft op dit dikte van de randzone.With a small relative change of the casting parameters, a sucker does not immediately arise. The method of cooling, the metal level in the mold and the thickness of the edge zone of the cast roller block are therefore interdependent. Sprinkler cooling makes it possible to set the casting parameters so that this has a maximum advantageous effect on this thickness of the edge zone.
Tabel LTable L
Monster giet- waterdebiet metaal afstand tot metaalniveau nummer snelheid gietvorm temperatuur voet [cm] in gietvorm [mm] [cm/min] [m3/uur] [°C] A 7 5 683 - 55 B-l 7 1,5 697 90-100 38Sample pour water flow rate metal distance to metal level number speed mold temperature base [cm] in mold [mm] [cm / min] [m3 / h] [° C] A 7 5 683 - 55 Bl 7 1.5 697 90-100 38
B-l-m 7 1,5 699 70 45 IB-1-m 7 1.5 699 70 45 I.
B-l-v 7 2,6 701 30-40 57 C-2-k 7 1,8 710 30-40 45 C-2 7 1,8 710 70 33 D-l-k 9,7 1,8 661 170 40 D-l-m 7 1,8 654 62 40Blv 7 2.6 701 30-40 57 C-2-k 7 1.8 710 30-40 45 C-2 7 1.8 710 70 33 Dlk 9.7 1.8 661 170 40 Dlm 7 1.8 654 62 40
labeüLlabel
dikte randzone [mm] monstemummer (u) (m) (i) opmerkingen A - 1 1 (m) brede grove zone 25 mm B-l 4 1 1 (u) scherpe overgang behalve in de hoeken, (m) brede grove zone 25 mm, (i) erg mooi B-i-m 4 1 1 (u) ernstige opp.fout (m,i) brede grove zone 10-15 mm_ B-l-v 5 1 1 (u) scherpe grens (m) bijzonder mooi C-2-k 3 1 2 (u) scherpe grens (m) bijzonder mooi (i) op ______de hoek 5 mm vage grens_ C-2 3 12 (u,i) scherpe grens (m) bijzonder mooi D-l-k <1 1 1 (u,m,i) dunne fijne randzone, vage _ overgangszone naar matrix_ D-l-m 1 1 1 (u,m,i) dunne fijne randzone, vage ___overgangszone naar matrix__ 1 01 0262edge zone thickness [mm] sample number (u) (m) (i) comments A - 1 1 (m) wide coarse zone 25 mm Bl 4 1 1 (u) sharp transition except in corners, (m) wide coarse zone 25 mm , (i) very nice Bim 4 1 1 (u) serious surface error (m, i) wide coarse zone 10-15 mm_ Blv 5 1 1 (u) sharp boundary (m) very nice C-2-k 3 1 2 (u) sharp boundary (m) particularly beautiful (i) at ______ the corner 5 mm faint boundary_ C-2 3 12 (u, i) sharp boundary (m) particularly beautiful Dlk <1 1 1 (u, m, i) thin fine edge zone, faint _ transition zone to matrix_ Dlm 1 1 1 (h, m, i) thin fine edge zone, faint ___ transition zone to matrix__ 1 01 0262
Claims (15)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1010262A NL1010262C2 (en) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1010262 | 1998-10-07 | ||
| NL1010262A NL1010262C2 (en) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1010262C2 true NL1010262C2 (en) | 2000-04-10 |
Family
ID=19767932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1010262A NL1010262C2 (en) | 1998-10-07 | 1998-10-07 | Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1010262C2 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE876890C (en) * | 1950-06-12 | 1953-05-18 | Boehler & Co Ag Geb | Method and device for cooling the strand outside the mold |
| DE1293956B (en) * | 1965-07-24 | 1969-04-30 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Method for cooling continuously cast thin strips, plates or the like. |
| GB1151403A (en) * | 1966-05-31 | 1969-05-07 | Concast Ag | Cooling of Continuous Castings |
| GB1257478A (en) * | 1968-12-12 | 1971-12-22 | ||
| DE2203256A1 (en) * | 1971-01-27 | 1972-08-03 | Alcan Res & Dev | Process for the production of bars from metal, in particular from aluminum |
| US3935896A (en) * | 1973-01-16 | 1976-02-03 | Concast Incorporated | Method for cooling a continuously cast strand |
| US4541473A (en) * | 1983-02-25 | 1985-09-17 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Apparatus for spraying an air-water mist cooling for use in continuous metal casting |
| EP0343103A1 (en) * | 1988-05-19 | 1989-11-23 | Alusuisse-Lonza Services Ag | Method and apparatus for cooling an object |
-
1998
- 1998-10-07 NL NL1010262A patent/NL1010262C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE876890C (en) * | 1950-06-12 | 1953-05-18 | Boehler & Co Ag Geb | Method and device for cooling the strand outside the mold |
| DE1293956B (en) * | 1965-07-24 | 1969-04-30 | Vaw Ver Aluminium Werke Ag | Method for cooling continuously cast thin strips, plates or the like. |
| GB1151403A (en) * | 1966-05-31 | 1969-05-07 | Concast Ag | Cooling of Continuous Castings |
| GB1257478A (en) * | 1968-12-12 | 1971-12-22 | ||
| DE2203256A1 (en) * | 1971-01-27 | 1972-08-03 | Alcan Res & Dev | Process for the production of bars from metal, in particular from aluminum |
| US3935896A (en) * | 1973-01-16 | 1976-02-03 | Concast Incorporated | Method for cooling a continuously cast strand |
| US4541473A (en) * | 1983-02-25 | 1985-09-17 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Apparatus for spraying an air-water mist cooling for use in continuous metal casting |
| EP0343103A1 (en) * | 1988-05-19 | 1989-11-23 | Alusuisse-Lonza Services Ag | Method and apparatus for cooling an object |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7951468B2 (en) | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus | |
| US8813827B2 (en) | In-situ homogenization of DC cast metals with additional quench | |
| NL1001976C2 (en) | Method and device for continuous casting of steel. | |
| CA1325325C (en) | Apparatus for and process of direct casting of metal strip | |
| US20080000608A1 (en) | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus | |
| JP3678848B2 (en) | Metal strip casting method and apparatus, and fireproof nozzle for feeding molten metal to casting pool of twin roll caster | |
| JP3728069B2 (en) | Metal strip casting apparatus and fireproof nozzle | |
| JP4057679B2 (en) | Metal strip casting method and apparatus and fireproof nozzle | |
| AU2013208852B2 (en) | Double-jet cooling device for semicontinuous vertical casting mould | |
| NL1010262C2 (en) | Chill casting of aluminum ingots, comprises spraying the ingots with drops of coolant in order to achieve gentle cooling | |
| US4955429A (en) | Apparatus for and process of direct casting of metal strip | |
| CA2083844A1 (en) | Apparatus and process for direct chill casting of metal ingots | |
| US6860318B2 (en) | Apparatus and method for the continuous or semi-continuous casting of aluminium | |
| US4509580A (en) | Bottom block | |
| AU2011224055B9 (en) | Method of unidirectional solidification of castings and associated apparatus | |
| SU900951A1 (en) | Method of cooling ingot at continuous casting into electromagnetic mould | |
| JPH0461734B2 (en) | ||
| JPH0688104B2 (en) | Water-cooled mold for semi-continuous casting | |
| SU1611561A1 (en) | Method and apparatus for continuous casting of steel blanks | |
| JPH0698467B2 (en) | Pouring device for continuous casting machine | |
| NO144031B (en) | PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF CIRCULAR CASTLE BLOCKS OF AL-MG-SI ALLOYS WITH SMOOTH SURFACE BY DIRECT COOLED, CONTINUOUS CASTING PROCESS | |
| JPH04238649A (en) | Device for continuously casting steel sheet | |
| JPH07503905A (en) | Method and apparatus for injecting molten metal | |
| JPS60250858A (en) | Horizontal and continuous casting method | |
| JPH10211549A (en) | Continuous casting mold and continuous casting method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| VD1 | Lapsed due to non-payment of the annual fee |
Effective date: 20040501 |