DE1583568C

DE1583568C - Vertical insulating partition between a melt holder and a horizontal, cooled continuous casting mold for light metal ingots

Info

Publication number: DE1583568C
Application number: DE19671583568
Authority: DE
Inventors: Richard Tyndale New Kensington Pa Craig (V St A)
Original assignee: Aluminum Company of America
Current assignee: Alcoa Corp
Priority date: 1966-09-16
Filing date: 1967-09-11
Publication date: 1973-04-12

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 Begrenzungsfiäche parallel zur Strangachse verläuft und deren untere Begrenzungsfiäche 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 delimiting surface of which is parallel to the The strand axis runs and its lower delimiting 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 H e r r m a η η, S. 512, Abs. e, hervorgeht, darauf zurückzuführen, daß die periphere Erstarrungskruste unter dem Gewicht des Gußstückes gegen den Boden, also die Unterseite der Kokille, gedruckt 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 "Handbook of Continuous Casting" by H e r r m a η η, p. 512, paragraph e, can be attributed to the fact that the peripheral solidification crust under the weight of the casting is printed 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 eineIt 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. By a

■ 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 völlig■ Such an arrangement can indeed 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 damage can not be completely by this measure

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 Oberrlächenschäden 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 guarantees and thus reliably avoids the surface damage described above.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch er-"20 reicht, 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 in 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 limit 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 Begrenzungsfiäche der Ausnehmung als auch die untere Begrenzungsfläche der öffnung mit der Strangachse einen Winkel von 20° einschließen. Ferner ist es zweckmäßig, wenn die obere Begrenzungsfiäche 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 delimitation 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

etwas schematisiert. Die Kokille 24 ist dabei im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch Spritzköpfe 26 gekühlt, die über öffnungen 28 ein Kühlmittel 30 auf die Außenseite der Kokille 24 aufspritzen. Durch dieses Kühlmittel 30 wird ebenso der aus der Kokille 24 austretende Strang 32 gekühlt.somewhat schematized. In the present exemplary embodiment, the mold 24 is formed by spray heads 26 cooled, which spray a coolant 30 onto the outside of the mold 24 via openings 28. Through this coolant 30 is also cooled the strand 32 emerging from the mold 24.

Die isolierende Trennwand 22 ist in an sich bekannter Weise mit einer Öffnung 36 ausgestattet, die in den unteren Bereich der Kokille 24 einmündet und somit eine Verbindung zwischen dem Schmelzenbehälter 20 und dem Innenraum der Kokille 24 herstellt. Der Schmelzenbehälter 20 selbst besitzt auf seiner der Trennwand 22 abgewandten Seite eine entsprechende isolierte Außenwandung 38. Im Verlaufe des Gießvorganges wird dafür gesorgt, daß der Spiegel 21 des flüssigen Metalls in dem Schmelzenbehälter 20 stets oberhalb der oberen Innenwand 39 der Kokille 24 liegt.The insulating partition 22 is equipped in a manner known per se with an opening 36 which opens into the lower area of the mold 24 and thus a connection between the melt container 20 and the interior of the mold 24 produces. The melt container 20 itself has its side facing away from the partition 22 a corresponding isolated outer wall 38. In the course of the casting process ensures that the level 21 of the liquid metal in the melt container 20 is always above the upper inner wall 39 of the mold 24.

Im Verlaufe des Stranggießvorganges fließt nun das flüssige Metall aus dem Schmelzenbehälter 20 durch die Öffnung 36 in Richtung des Pfeils 46 in die Kokille 24 ein. Da die untere Begrenzungsfläche 68 der Öffnung 36 mit der Strangachse einen Winkel einschließt, wird dem flüssigen Metall bei seinem Eintritt in die Kokille 24 sogleich eine bestimmte Flußrichtung auf die Strangunterseite zu vorgegeben. Das heiße flüssige Metall wird dadurch zuerst in den Bereich der unteren Kokillenwand 50 der Kokille 24 geleitet, welcher Bereich, wie eingangs beschrieben, auf Grund des Eigengewichtes des Stranges am besten gekühlt wird. Das direkt mit der gekühlten Kokillenwandung in Berührung gelangende Metall erstarrt dabei und bildet eine dünne peripherische Erstarrungskruste, die sich auf Grund des stetigen Abziehens des Leichtmetallbarrens 32 laufend erneuert. Das innerhalb dieser dünnen peripheren Erstarrungskruste in den Kokilleninnenraum einströmende Metall 40 steigt etwa parallel zu der in der Zeichnung etwas idealisierten Soliduslinie 44 auf und strömt im Anschluß daran entgegen der Strangabzugsrichtung in den Bereich der oberen Innenwandung 39 der Kokille 24. Auf Grund der in der Trennwand 22 über der Öffnung 36 angeordneten Ausnehmung 54 kann nun die noch flüssige Schmelze entgegen der Strangabzugsrichtung hinter die Kokille 24 strömen, so daß ein Wiederaufschmelzen der sich im Bereich der oberen Innenwand 39 der Kokille 24 bildenden dünnen peripheren Erstarrungskruste 42 durch stetig nachfließende und aufsteigende Schmelze 40 vermieden wird.In the course of the continuous casting process, the liquid metal now flows out of the melt container 20 through the opening 36 in the direction of the arrow 46 into the mold 24. Because the lower boundary surface 68 of the opening 36 forms an angle with the strand axis, the liquid metal is at its Entry into the mold 24 is immediately given a specific flow direction to the underside of the strand. The hot liquid metal is thereby first in the area of the lower mold wall 50 of the mold 24 guided, which area, as described above, due to the dead weight of the strand on is best cooled. The metal that comes into direct contact with the cooled mold wall solidifies in the process and forms a thin peripheral solidification crust, which is due to the constant peeling off of the light metal ingot 32 is continuously renewed. That flowing into the mold interior within this thin peripheral solidification crust Metal 40 rises approximately parallel to the solidus line 44, which is somewhat idealized in the drawing then flows against the strand withdrawal direction in the area of the upper inner wall 39 of the mold 24. Due to the arrangement in the partition wall 22 above the opening 36 In recess 54, the still liquid melt can now move behind the mold in the opposite direction to the strand withdrawal direction 24 flow, so that a remelting of the in the area of the upper inner wall 39 of the mold 24 forming thin peripheral solidification crust 42 by continuously flowing and rising melt 40 is avoided.

Ein Einfluß auf die im Bereich der oberen Innenwand 39 der Kokille 24 entgegen der Strangabzugsrichtung fließenden Schmelze 40 kann dabei einmal durch einen Absatz 56 zwischen der Innenwandung 39 der Kokille und der oberen Begrenzungsfläche 58 der Ausnehmung 54 als auch durch die Neigung der Begrenzungsfläche 58 gegenüber der Strangachse ausgeübt werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß mit Absätzen von einer Höhe von etwa 1,6 bis 3,2 mm die besten Ergebnisse erzielt wurden. Der Neigungswinkel der oberen Begrenzungsfläche 58 und der unteren Begrenzungsfläche 68 der Ausnehmung 54 liegt vorzugsweise in einem Bereich von 15 bis 25°. In speziellen Fällen können jedoch auch Neigungswinkel bis zu 45° zweckmäßig sein.An influence on the area of the upper inner wall 39 of the mold 24 against the strand withdrawal direction flowing melt 40 can once through a shoulder 56 between the inner wall 39 of the mold and the upper boundary surface 58 of the recess 54 as well as by the inclination of the Boundary surface 58 are exerted relative to the strand axis. In practice it has been shown that heels about 1.6 to 3.2 mm in height gave best results. the Angle of inclination of the upper boundary surface 58 and the lower boundary surface 68 of the recess 54 is preferably in a range from 15 to 25 degrees. However, in special cases Angle of inclination up to 45 ° may be appropriate.

Wie aus der Figur weiter hervorgeht, bilden die obere Begrenzung der öffnung 36 und die Bodentläche der Ausnehmung 54 einen Steg 60. Dieser Steg 60 trennt den durch die obere Begrenzungsfläche 58 der Ausnehmung 54 nach unten entlang einer vertikalen Fläche 52 der Ausnehmung 54 fließenden Metallstrom von dem durch die öffnung 36 in die Kokille 24 in Richtung des Pfeils 46 einfließenden Metallstrom. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Länge des Steges 60 der Tiefe der Ausnehmung 54. Diese Tiefe kann den jeweiligen Verhältnissen entsprechend angepaßt werden. In manchen Fällen genügt eine Tiefe von 13 mm oder mehr. In der Praxis wurden in speziellen Fällen mit Tiefen von 15 bis 75 mm gute Ergebnisse erzielt. Allerdings sollte darauf geachtet werden, daß die Tiefe der Ausnehmung 54 derart gewählt wird, daß eine angemessene Temperatur für die Schmelze 40 aufrechterhalten werden kann.As can also be seen from the figure, the upper delimitation of the opening 36 and the bottom surface form the recess 54 a web 60. This web 60 separates the through the upper boundary surface 58 of the recess 54 downwards a vertical surface 52 of the recess 54 of the metal flow flowing through the opening 36 flowing into the mold 24 in the direction of arrow 46 metal stream. In the present embodiment the length of the web 60 corresponds to the depth of the recess 54. This depth can the be adapted accordingly to the respective circumstances. In some cases a depth of 13 mm or more. In practice, in special cases with depths of 15 to 75 mm, good results have been obtained achieved. However, care should be taken that the depth of the recess 54 is chosen so that that an adequate temperature for the melt 40 can be maintained.

Versuche haben ergeben, daß die Länge des Steges 60 keinen erheblichen Einfluß hat. Es erscheint jedoch zweckmäßig, den Steg zumindest bis zum Kokilleneintritt vorzuziehen. In speziellen Fällen kann ein weiter in die Kokille hineingezogener Steg 60 gewisse Vorteile bringen. Jedoch muß dann mit Schwierigkeiten beim Anfahrvorgang gerechnet werden, da der Steg 60 dann zwangläufig dem Kaltstrang im Wege ist.Tests have shown that the length of the web 60 has no significant influence. It does appear, however expedient to prefer the web at least up to the mold entry. In special cases A web 60 drawn further into the mold can bring certain advantages. But then you have to Difficulties are expected during the start-up process, since the web 60 then inevitably corresponds to the cold strand is in the way.

Sowohl der Steg 60 als auch die öffnung 36 erstrecken sich in den meisten Fällen über die gesamte Breite der Kokille 24. Beim Guß von Barren 32 mit rundem Querschnitt wird man dem Steg 60 vorteilhafterweise eine Bogenform geben. In Fällen, in denen der Leichtmetallbarren 32 im Bereich der unteren Innenwand 50 der Kokille 24 nur eine geringe bogenförmige Krümmung aufweist, kann jederzeit ein gerader Steg 60 Verwendung finden.Both the web 60 and the opening 36 extend in most cases over the entire width of the mold 24. When casting ingots 32 with With a round cross-section, the web 60 will advantageously be given an arc shape. In cases in those of the light metal bars 32 in the area of the lower inner wall 50 of the mold 24 are only slight Has an arcuate curvature, a straight web 60 can be used at any time.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Ausnehmung 54 in das Material der isolierenden Trennwand 22 eingearbeitet. Die isolierende Trennwand 22 besteht dabei zur Erleichterung der Herstellung der Ausnehmung 54 aus Trennwandteilen 62 und 64. Der Steg 60 wird in diesem Fall lediglich auf den Trennwandteil 62 über der öffnung 36 aufgesetzt.In the present embodiment, the recess 54 according to the invention is in the material of the insulating partition 22 incorporated. The insulating partition wall 22 is there to make it easier the production of the recess 54 from partition wall parts 62 and 64. The web 60 is shown in FIG In this case it is merely placed on the partition wall part 62 above the opening 36.

In den meisten Fällen ist es notwendig, bei einem Stranggießvorgang die Innenwandungen der Kokille 24 zu schmieren. Zu diesem Zweck ist die Kokille 24 mit einer Anzahl von radial verlaufenden Kanälen 48 ausgestattet, durch die Schmiermittel zwischen die sich bildende dünne periphere Erstarrungskruste und die Innenwandung der Kokille 24 eingeleitet wird.In most cases it is necessary in a continuous casting process to remove the inner walls of the mold 24 to lubricate. For this purpose, the mold 24 is provided with a number of radially extending channels 48, through the lubricant between the thin peripheral solidification crust that forms and the inner wall of the mold 24 is introduced.

Mit einer Einrichtung der erfindungsgemäßen Art wurden bereits Leichtmetallbarren aus Aluminiumlegierungen, wie z. B. 4,5 % Magnesium, Rest Aluminium und 0,56% Mangan, 4,0% Magnesium,With a device of the type according to the invention, light metal bars made of aluminum alloys, such as B. 4.5% magnesium, the remainder aluminum and 0.56% manganese, 4.0% magnesium,

0,1 % Chrom, Rest Aluminium, vergossen. Diese Barren hatten Querschnitte von 30,5 X 96,5 cm bzw. 40,6 X 102 cm. In beiden Fällen hatte die Öffnung 36 eine Höhe von 2,54 cm und verlief im wesentlichen über die gesamte lichte Kokillenbreite. Die0.1% chromium, the remainder aluminum, encapsulated. These bars had cross sections of 30.5 x 96.5 cm or 40.6 X 102 cm. In both cases, the opening 36 was 2.54 cm high and substantially extended over the entire clear width of the mold. the

Tiefe der Ausnehmung 54 in der Trennwand 22 betrug dabei 5,08 cm. Die obere Begrenzungsfläche 58 der Ausnehmung hatte einen Neigungswinkel von 20° gegenüber der Strangachse. Die Tiefe des Steges 16 betrug 5,08 cm. Die Stirnfläche des Steges 60The depth of the recess 54 in the partition 22 was 5.08 cm. The upper boundary surface 58 the recess had an angle of inclination of 20 ° with respect to the strand axis. The depth of the bridge 16 was 5.08 cm. The face of the web 60

schloß somit mit dem Eintritt der Kokille 24 ab. Die mit einer derartigen Einrichtung gegossenen Barren zeigten keinerlei Oberflächenschäden, wie Rißbildung oder Seigerungen.thus concluded with the entry of the mold 24. The ingots cast with such a device showed no surface damage, such as cracking 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 a recess (54) is provided in the partition (22) on the side of the cooled mold (24) above the opening (36) 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 delimiting 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.