DE1583568B

DE1583568B - Vertical insulating partition between a melt container and a horizontal, cooled continuous casting mold for light metal ingots

Info

Publication number: DE1583568B
Authority: DE
Inventors: Richard Tyndale New Kensington Pa. Craig (V.StA.)
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Alcoa Corp

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren, die in ihrem unteren Teil eine öffnung für die Schmelze aufweist, deren obere Begrenzungsfläche parallel zur Strangachse verläuft und deren untere Begrenzungsfläche gegen die Strangunterseite zu geneigt ist. ...The present invention relates to a vertical insulating partition between a Melt container and a horizontal, cooled continuous casting mold for light metal ingots, which are in its lower part has an opening for the melt, the upper boundary surface of which is parallel to the The strand axis runs and its lower boundary surface is inclined towards the underside of the strand. ...

Beim horizontalen Stranggießen von Leichtmetall ist es bekannt, daß der Schrumpfspalt zwischen dem Strang und der Kokillenwand an der Unterseite der Kokille rascher entsteht als an der Oberseite der Kokille. Dieser Effekt ist, wie aus dem »Handbuch des Stranggießens« von Herrmann, S. 512, Abs. e, hervorgeht, darauf zurückzuführen, daß die periphere Erstarrungskruste unter dem Gewicht des Gußstückes gegen den Boden, also die Unterseite der Kokille, gedrückt wird und somit eine intensivere Abkühlung erfährt als die periphere Erstarrungskruste im Bereich der Oberseite der Kokille. Weiterhin ist bekannt, daß das warme Metall die Neigung hat zu steigen, wodurch die Gefahr besteht, daß die im Bereich der oberen Kokillenwand noch sehr dünne periphere Erstarrungskruste durch das vorbeistreichende flüssige Metall wieder aufgeschmolzen wird.In the horizontal continuous casting of light metal, it is known that the shrinkage gap between the Strand and the mold wall on the underside of the mold emerges more quickly than on the top of the Mold. This effect is, as from the "Manual of Continuous Casting" by Herrmann, p. 512, paragraph e, can be attributed to the fact that the peripheral solidification crust under the weight of the casting is pressed against the bottom, i.e. the underside of the mold, and thus a more intense one The peripheral solidification crust in the area of the upper side of the mold experiences cooling. Farther it is known that the warm metal has a tendency to rise, whereby there is a risk that the In the area of the upper mold wall, the peripheral solidification crust is still very thin due to the passing by liquid metal is melted again.

Um die Erstarrung im unteren Teil der Kokille zu verzögern, ist es bereits bekannt (britische Patentschrift 1 022 499), die Eintrittsöffnung, durch die die Schmelze in die Kokille eintritt, nach unten zu verlegen, wodurch das flüssige Metall bevorzugt über den normalerweise schneller erstarrenden Bereich der Unterseite der Kokille geleitet wird. Durch eine derartige Anordnung kann zwar auf Grund einer gleichmäßigeren Strangbildung gegenüber Anordnungen der bekannten Art eine Verringerung der Oberflächenschäden, wie Falten, Risse, Seigerungen u. dgl., erreicht werden, jedoch können derartige Schäden auch durch diese Maßnahme nicht völligIt is already known to delay the solidification in the lower part of the mold (British patent specification 1 022 499) to move the inlet opening through which the melt enters the mold downwards, whereby the liquid metal preferentially over the normally faster solidifying area the bottom of the mold is passed. Such an arrangement can be due to a more uniform strand formation compared to arrangements of the known type a reduction in surface damage, such as wrinkles, cracks, segregation and the like, can be achieved, but such Even this measure does not completely damage it

ίο vermieden werden.ίο be avoided.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine vertikale isolierende Trennwand zwischen einem Schmelzenbehälter und einer horizontalen gekühlten Stranggießkokille für Leichtmetallbarren zu schaffen, die eine vollkommen gleichmäßige Strangbildung in der Kokille bei gleichmäßiger Korngröße und Struktur garantiert und somit die oben beschriebenen Oberflächenschäden zuverlässig vermeidet.The aim of the present invention is therefore to provide a vertical insulating partition between a To create melt tanks and a horizontal, cooled continuous casting mold for light metal ingots, a completely uniform strand formation in the mold with uniform grain size and Structure guaranteed and thus reliably avoids the surface damage described above.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß in der Trennwand auf der Seite der gekühlten Kokille oberhalb der Öffnung eine Ausnehmung vorgesehen ist, die sich im wesentlichen von der Öffnung bis zur oberen Innenwandung der Kokille erstreckt.This goal is achieved according to the invention that in the partition on the side of the cooled Mold above the opening a recess is provided, which is essentially extends from the opening to the upper inner wall of the mold.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird dem aus dem Schmelzenbehälter in die Stranggießkokille durch die Öffnung einströmenden Metallstrom im Anschluß an das Aufsteigen in Richtung der Strangoberseite auf Grund der Anordnungen der Ausnehmung in der Trennwand eine ganz bestimmte Flußrichtung entgegen der Strangabzugsrichtung vorgegeben. Mit anderen Worten: Mit dem Hineinleiten des heißen aufsteigenden Metallstromes in eine hinter der Öffnungswandung liegende Ausnehmung wird verhindert, daß die dünne periphere Erstarrungskruste im Bereich der oberen Kokillenwandung wieder aufgeschmolzen wird. Somit wird der durch das Aufsteigen des flüssigen heißen Metalls sowie durch die intensivere Abkühlung im unteren Kokillenbereich zurückzuführende negative Effekt auf die Güte der Oberfläche des herzustellenden Leichtmetallbarrens durch die erfindungsgemäßen Merkmale vermieden. Eine völlig gleiche periphere Erstarrungskruste sowohl im unteren als auch im oberen Kokillenbereich ist damit gewährleistet. With the measures according to the invention, this is transferred from the melt container into the continuous casting mold stream of metal flowing in through the opening following the ascent in the direction of the upper side of the strand due to the arrangement of the recess in the partition wall a very specific one Direction of flow is set against the direction of strand withdrawal. In other words: with the introduction of the hot rising metal flow into a recess behind the opening wall this prevents the thin peripheral solidification crust in the area of the upper mold wall is melted again. Thus it becomes hot when the liquid rises Metal as well as negative ones due to the more intensive cooling in the lower mold area Effect on the quality of the surface of the light metal bar to be produced by the inventive Features avoided. A completely identical peripheral solidification crust in both the lower and the this is also guaranteed in the upper mold area.

Beste Ergebnisse wurden dabei mit einer Ausnehmung verzeichnet, die derart groß ist, daß die obere Begrenzung der öffnung und die Bodenfläche der Ausnehmung einen Steg bilden.The best results were recorded with a recess that is so large that the The upper boundary of the opening and the bottom surface of the recess form a web.

Versuche haben ergeben, daß optimale Ergebnisse außerdem dann erzielt werden, wenn sowohl die an die obere Innnenwand der gekühlten Kokille anschließende Begrenzungsfläche der Ausnehmung als auch die untere Begrenzungsfläche der Öffnung mit der Strangachse einen Winkel von 20° einschließen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die obere Begrenzungsfläche der Ausnehmung mit der oberen Innenwandung der gekühlten Kokille in Richtung der Strangachse einen Absatz bildet.Tests have shown that optimal results are also achieved when both the the upper inner wall of the cooled mold adjoining the boundary surface of the recess as the lower boundary surface of the opening also enclose an angle of 20 ° with the strand axis. It is also useful if the upper boundary surface of the recess with the upper Inner wall of the cooled mold forms a shoulder in the direction of the strand axis.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Zeichnung näher beschrieben und erläutert. In the following an embodiment of the invention is described and explained in more detail in the drawing.

Der in der Zeichnung dargestellte vertikale Längsschnitt durch einen Schmelzenbehälter 20, welcher durch eine isolierende Trennwand 22 gegenüber einer Kokille 24 zur Herstellung eines Leichtmetallstranges 32 abgetrennt ist, wurde der Übersichtlichkeit halberThe vertical longitudinal section shown in the drawing through a melt container 20, which by an insulating partition wall 22 opposite a mold 24 for the production of a light metal strand 32 is separated, for the sake of clarity

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etwas schematisiert. Die Kokille 24 ist dabei im vor- Steg 60 trennt den durch die obere Begrenzungsliegenden Ausführungsbeispiel durch Spritzköpfe 26 fläche 58 der Ausnehmung 54 nach unten entlang gekühlt, die über öffnungen 28 ein Kühlmittel 30 auf einer vertikalen Fläche 52 der Ausnehmung 54 die Außenseite der Kokille 24 aufspritzen. Durch fließenden Metallstrom von dem durch die öffnung dieses Kühlmittel 30 wird ebenso der aus der Kokille 5 36 in die Kokille 24 in Richtung des Pfeils 46 ein-24 austretende Strang 32 gekühlt. fließenden Metallstrom. Im vorliegenden Aus-somewhat schematized. The mold 24 is in the front web 60 separates the one by the upper delimitation Embodiment through spray heads 26 surface 58 of the recess 54 downwards cooled, which via openings 28 a coolant 30 on a vertical surface 52 of the recess 54 spray the outside of the mold 24 on. By flowing metal stream from that through the opening this coolant 30 is also that from the mold 5 36 into the mold 24 in the direction of the arrow 46 a -24 exiting strand 32 cooled. flowing metal stream. In the present version

Die isolierende Trennwand 22 ist in an sich be- führungsbeispiel entspricht die Länge des Steges 60In the exemplary embodiment, the insulating partition 22 corresponds to the length of the web 60

kannter Weise mit einer Öffnung 36 ausgestattet, die der Tiefe der Ausnehmung 54. Diese Tiefe kann denAs is known, equipped with an opening 36 which is the depth of the recess 54. This depth can be the

in den unteren Bereich der Kokille 24 einmündet jeweiligen Verhältnissen entsprechend angepaßt wer-into the lower area of the mold 24 opens up according to the respective conditions.

und somit eine Verbindung zwischen dem Schmelzen- io den. In manchen Fällen genügt eine Tiefe vonand thus a connection between the melting point. In some cases a depth of

behälter 20 und dem Innenraum der Kokille 24 her- 13 mm oder mehr. In der Praxis wurden in speziellencontainer 20 and the interior of the mold 24 her- 13 mm or more. In practice, special

stellt. Der Schmelzenbehälter 20 selbst besitzt auf Fällen mit Tiefen von 15 bis 75 mm gute Ergebnisserepresents. The melt container 20 itself performs well on cases with depths of 15 to 75 mm

seiner der Trennwand 22 abgewandten Seite eine erzielt. Allerdings sollte darauf geachtet werden, daßits side facing away from the partition 22 achieved a. However, care should be taken to ensure that

entsprechende isolierte Außenwandung 38. Im Ver- die Tiefe der Ausnehmung 54 derart gewählt wird,corresponding insulated outer wall 38. In the United the depth of the recess 54 is chosen such that

laufe des Gießvorganges wird dafür gesorgt, daß der 15 daß eine angemessene Temperatur für die SchmelzeDuring the casting process, it is ensured that an appropriate temperature for the melt is maintained

Spiegel 21 des flüssigen Metalls in dem Schmelzen- 40 aufrechterhalten werden kann,Level 21 of the liquid metal in the melt 40 can be maintained,

behälter 20 stets oberhalb der oberen Innenwand 39 Versuche haben ergeben, daß die Länge des Stegescontainer 20 always above the upper inner wall 39 tests have shown that the length of the web

der Kokille 24 liegt. 60 keinen erheblichen Einfluß hat. Es erscheint je-the mold 24 is located. 60 has no significant influence. It appears every

Im Verlaufe des Stranggießvorganges fließt nun doch zweckmäßig, den Steg zumindest bis zumIn the course of the continuous casting process it is now expedient to flow the web at least up to

das flüssige Metall aus dem Schmelzenbehälter 20 20 Kokilleneintritt vorzuziehen. In speziellen Fällenthe liquid metal from the melt container 20 is preferable to 20 mold entry. In special cases

durch die Öffnung 36 in Richtung des Pfeils 46 in kann ein weiter in die Kokille hineingezogener Stegthrough the opening 36 in the direction of the arrow 46 in FIG. 4, a web can be drawn further into the mold

die Kokille 24 ein. Da die untere Begrenzungsfläche 60 gewisse Vorteile bringen. Jedoch muß dann mitthe mold 24 a. Since the lower boundary surface 60 bring certain advantages. But then you have to

68 der Öffnung 36 mit der Strangachse einen Winkel Schwierigkeiten beim Anfahrvorgang gerechnet wer-68 of the opening 36 an angle with the strand axis Difficulties during the start-up process can be expected

einschließt, wird dem flüssigen Metall bei seinem den, da der Steg 60 dann zwangläufig dem Kaltstrangincludes, the liquid metal at its the, since the web 60 then inevitably the cold strand

Eintritt in die Kokille 24 sogleich eine bestimmte 25 im Wege ist.Entry into the mold 24 immediately a certain 25 is in the way.

Flußrichtung auf die Strangunterseite zu vorgegeben. Sowohl der Steg 60 als auch die Öffnung 36 er-Das heiße flüssige Metall wird dadurch zuerst in den strecken sich in den meisten Fällen über die gesamte Bereich der unteren Kokillenwand 50 der Kokille 24 Breite der Kokille 24. Beim Guß von Barren 32 mit geleitet, welcher Bereich, wie eingangs beschrieben, rundem Querschnitt wird man dem Steg 60 vorteilauf Grund des Eigengewichtes des Stranges am 30 hafterweise eine Bogenform geben. In Fällen, in besten gekühlt wird. Das direkt mit der gekühlten denen der Leichtmetallbarren 32 im Bereich der Kokillenwandung in Berührung gelangende Metall unteren Innenwand 50 der Kokille 24 nur eine geerstarrt dabei und bildet eine dünne peripherische Er- ringe bogenförmige Krümmung aufweist, kann jederstarrungskruste, die sich auf Grund des stetigen Ab- zeit ein gerader Steg 60 Verwendung finden,
ziehens des Leichtmetallbarrens 32 laufend erneuert. 35 Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die er-Das innerhalb dieser dünnen peripheren Erstarrungs- findungsgemäße Ausnehmung 54 in das Material der kruste in den Kokilleninnenraum einströmende isolierenden Trennwand 22 eingearbeitet. Die isoMetall 40 steigt etwa parallel zu der in der Zeich- lierende Trennwand 22 besteht dabei zur Ernung etwas idealisierten Soliduslinie 44 auf und leichterung der Herstellung der Ausnehmung 54 aus strömt im Anschluß daran entgegen der Strang- 40 Trennwandteilen 62 und 64. Der Steg 60 wird in abzugsrichtung in den Bereich der oberen Innen- diesem Fall lediglich auf den Trennwandteil 62 über wandung 39 der Kokille 24. Auf Grund der in der der Öffnung 36 aufgesetzt.Direction of flow on the underside of the strand to be specified. Both the web 60 and the opening 36 er-The hot liquid metal is thereby first in the stretch in most cases over the entire area of the lower mold wall 50 of the mold 24 width of the mold 24. When casting ingots 32, which area, as described at the beginning, has a round cross-section, the web 60 will advantageously be given an arch shape due to the weight of the strand on the 30. In cases, in the best, it is refrigerated. The metal lower inner wall 50 of the mold 24, which comes into direct contact with the cooled ones of the light metal bars 32 in the region of the mold wall, only solidifies and forms a thin peripheral curvature. time a straight bar 60 can be used,
pulling the light metal ingot 32 continuously renewed. In the present exemplary embodiment, the recess 54 according to the invention within this thin peripheral solidification is incorporated into the material of the crust flowing into the interior of the mold, insulating partition 22. The isoMetall 40 rises approximately parallel to the dividing wall 22 shown in the drawing to create a somewhat idealized solidus line 44 and, to facilitate the production of the recess 54, it then flows against the strand 40 dividing wall parts 62 and 64 in the withdrawal direction in the area of the upper inner part, in this case only on the partition wall part 62 over wall 39 of the mold 24.

Trennwand 22 über der öffnung 36 angeordneten In den meisten Fällen ist es notwendig, bei einemPartition wall 22 arranged above the opening 36. In most cases, it is necessary in the case of a

Ausnehmung 54 kann nun die noch flüssige Schmelze Stranggießvorgang die Innenwandungen der KokilleRecess 54 can now the still liquid melt continuous casting process the inner walls of the mold

entgegen der Strangabzugsrichtung hinter die Kokille 45 24 zu schmieren. Zu diesem Zweck ist die Kokilleto lubricate behind the mold 45 24 against the strand withdrawal direction. The mold is used for this purpose

24 strömen, so daß ein Wiederaufschmelzen der sich 24 mit einer Anzahl von radial verlaufenden Kanälen24 flow, so that a remelting of the 24 with a number of radially extending channels

im Bereich der oberen Innenwand 39 der Kokille 24 48 ausgestattet, durch die Schmiermittel zwischenequipped in the area of the upper inner wall 39 of the mold 24 48, through the lubricant between

bildenden dünnen peripheren Erstarrungskruste 42 die sich bildende dünne periphere Erstarrungskrusteforming thin peripheral solidification crust 42 the forming thin peripheral solidification crust

durch stetig nachfließende und aufsteigende Schmelze und die Innenwandung der Kokille 24 eingeleitet 40 vermieden wird. 50 wird.initiated by continuously flowing and rising melt and the inner wall of the mold 24 40 is avoided. 50 turns.

Ein Einfluß auf die im Bereich der oberen Innen- Mit einer Einrichtung der erfindungsgemäßen Art wand 39 der Kokille 24 entgegen der Strangabzugs- wurden bereits Leichtmetallbarren aus Aluminiumrichtung fließenden Schmelze 40 kann dabei einmal legierungen, wie z. B. 4,5 % Magnesium, Rest AIudurch einen Absatz 56 zwischen der Innenwandung minium und 0,56 % Mangan, 4,0 % Magnesium, 39 der Kokille und der oberen Begrenzungsfläche 58 55 0,1 % Chrom, Rest Aluminium, vergossen. Diese der Ausnehmung 54 als auch durch die Neigung der Barren hatten Querschnitte von 30,5 X 96,5 cm bzw. Begrenzungsfläche 58 gegenüber der Strangachse 40,6 X 102 cm. In beiden Fällen hatte die Öffnung ausgeübt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß 36 eine Höhe von 2,54 cm und verlief im wesentmit Absätzen von einer Höhe von etwa 1,6 bis liehen über die gesamte lichte Kokillenbreite. Die 3,2 mm die besten Ergebnisse erzielt wurden. Der 60 Tiefe der Ausnehmung 54 in der Trennwand 22 beNeigungswinkel der oberen Begrenzungsfläche 58 trug dabei 5,08 cm. Die obere Begrenzungsfläche 58 und der unteren Begrenzungsfläche 68 der Aus- der Ausnehmung hatte einen Neigungswinkel von nehmung 54 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 20° gegenüber der Strangachse. Die Tiefe des Steges 15 bis 25°. In speziellen Fällen können jedoch auch 16 betrug 5,08 cm. Die Stirnfläche des Steges 60 Neigungswinkel bis zu 45° zweckmäßig sein. 65 schloß somit mit dem Eintritt der Kokille 24 ab. DieAn influence on the area of the upper interior with a device of the type according to the invention wall 39 of the mold 24 against the strand withdrawal- were already light metal bars from aluminum direction flowing melt 40 can be alloys such. B. 4.5% magnesium, balance Al through a paragraph 56 between the inner wall minium and 0.56% manganese, 4.0% magnesium, 39 of the mold and the upper boundary surface 58 55 0.1% chromium, the remainder aluminum, cast. This the recess 54 as well as the inclination of the bars had cross sections of 30.5 X 96.5 cm and Boundary surface 58 opposite the strand axis 40.6 X 102 cm. In both cases the opening had be exercised. In practice it has been shown that 36 has a height of 2.54 cm and ran essentially with it Heels from a height of about 1.6 to borrowed over the entire clear width of the mold. the 3.2 mm gave the best results. The 60 depth of the recess 54 in the partition wall 22 inclination angle the upper boundary surface 58 was 5.08 cm. The upper boundary surface 58 and the lower boundary surface 68 of the recess had an angle of inclination of recess 54 is preferably in a range of 20 ° with respect to the strand axis. The depth of the bridge 15 to 25 °. In special cases, however, 16 was 5.08 cm. The face of the web 60 Inclination angles of up to 45 ° can be useful. 65 thus ended with the entry of the mold 24. the

Wie aus der Figur weiter hervorgeht, bilden die mit einer derartigen Einrichtung gegossenen BarrenAs can also be seen from the figure, the ingots cast with such a device form

obere Begrenzung der öffnung 36 und die Boden- zeigten keinerlei Oberflächenschäden, wie RißbildungThe upper limit of the opening 36 and the bottom did not show any surface damage, such as crack formation

fläche der Ausnehmung 54 einen Steg 60. Dieser oder Seigerungen.surface of the recess 54 has a web 60. This or segregation.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Vertical insulating partition between a melt tank and a horizontal one cooled continuous casting mold for light metal bars, which has an opening in its lower part for the melt, the upper boundary surface of which runs parallel to the strand axis and whose lower boundary surface is inclined towards the underside of the strand, characterized in that that in the partition (22) on the side of the cooled mold (24) above the opening (36) a recess (54) is provided is, which extends essentially from the opening (36) to the upper inner wall (39) the mold (24) extends.

2. Partition according to claim 1, characterized in that the upper limit of the The opening (36) and the bottom surface of the recess form a web (60).

3. Partition according to claim 2, characterized in that the to the upper inner wall (39) the surface (58) of the recess (54) adjoining the cooled mold (24) encloses an angle of 20 ° with the strand axis.

4. Partition according to claim 3, characterized in that the lower boundary surface (68) of the opening (36) encloses an angle of 20 ° with the strand axis.

5. Partition according to claim 4, characterized in that the upper boundary surface (58) of the recess (54) a shoulder (56) with the upper inner wall (39) of the cooled Mold (24) forms in the direction of the strand axis.