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EP0846510B1 - Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-legierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung - Google Patents

Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-legierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung Download PDF

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Publication number
EP0846510B1
EP0846510B1 EP97120790A EP97120790A EP0846510B1 EP 0846510 B1 EP0846510 B1 EP 0846510B1 EP 97120790 A EP97120790 A EP 97120790A EP 97120790 A EP97120790 A EP 97120790A EP 0846510 B1 EP0846510 B1 EP 0846510B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chill
melt
mold
light metal
chill according
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP97120790A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0846510A1 (de
Inventor
Dieter Dr. Ing. Brungs
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honsel AG
Original Assignee
Honsel AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19710887A external-priority patent/DE19710887C2/de
Application filed by Honsel AG filed Critical Honsel AG
Publication of EP0846510A1 publication Critical patent/EP0846510A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0846510B1 publication Critical patent/EP0846510B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D7/00—Casting ingots, e.g. from ferrous metals
    • B22D7/06—Ingot moulds or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/007—Castings of light metals with low melting point, e.g. Al 659 degrees C, Mg 650 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D25/00—Special casting characterised by the nature of the product
    • B22D25/02—Special casting characterised by the nature of the product by its peculiarity of shape; of works of art
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould

Definitions

  • the invention relates to the use of a mold for producing bars from light metal or with a light metal alloy, especially made of magnesium or a magnesium alloy a diameter of 60 to 400 mm.
  • the manufacture of light metal bars, especially magnesium bars, is carried out according to the current status the art usually by casting strands with a large diameter, preferably 400 up to 600 mm in diameter can be cast using known continuous casting processes, as they do for example, described in US-A-4 071 072.
  • the melt is broken down into a short water-cooled mold, and the strand emerging from the mold is sprayed cooled with water or by immersing in a water bath until completely solidified. Thereafter, machining of the surface of the cast strands to remove the Cast edge shell take place. Finally, the casting strand is extruded to the desired one Dimensions of the ingot brought.
  • Bars of light metal or a light metal alloy, in particular magnesium or one Magnesium alloy can be used for experimental purposes with conventional casting techniques, e.g. B. in Sand casting processes are produced.
  • the structural properties are extreme because of the low solidification speeds for further processing, especially extrusion unfavorable.
  • a one-off production requires a very high manual effort for the Mold production and further processing of the cast blank.
  • the casting blank must be and running system are freed and processed all round to the finished size for further processing become. Due to the large-volume sprue and riser system as well as the machining there is also a very low output in the order of magnitude for the sand casting process 50%.
  • the sand casting process is therefore not suitable for mass production of bars.
  • a sheet metal mold is described in US-A-2 264 456. It rests on a lowerable Table in a spray zone or a water bath. The mold has clamp elements for Hold / fix the free ends of the sheets. They are topped up to the same extent as the Casting table is lowered.
  • the invention is based on the problem of a method and an apparatus for producing Ingots, in particular pressed bars made of light metal or a light metal alloy, in particular made of Magnesium or a magnesium alloy, with a diameter of 60-400 mm, which is both for series production and for one-off production for small quantities and short-term coverage is suitable.
  • the ingots are said to be without further processing have the desired dimensions so that machining of the bar surfaces can be eliminated or reduced to a minimum.
  • the total output is supposed to about 80% and above.
  • an extruded metal mold made of aluminum or an aluminum alloy used Preferably, an extruded metal mold made of aluminum or an aluminum alloy used. Surprisingly, it has been shown that the cooling rate in one such a mold is so high that the cooling effect in still air due to the high Thermal conductivity of the mold material is completely sufficient and even for the production of bars made of aluminum and its alloys is suitable without the mold melting.
  • the mold can preferably be equipped with cooling fins be provided.
  • Such molds can be quickly extruded with any internal diameter or internal cross-section as well as with cooling fins, so that the manufactured by means of this mold Ingot already has the respective dimensions required for further processing, without that additional processing steps are required.
  • the inner surface of the metal mold can be provided with a conventional size, and as Chill material can be metals that can be formed by extrusion and one have high thermal conductivity. Aluminum or preferably therefore come for the mold Aluminum alloys in question.
  • the light metal or light metal alloy melt in particular the magnesium or Magnesium alloy melt, is from above into the extrusion profile used as a mold filled with rising metal mirror.
  • One serves as the lower end or bottom for the mold Metal plate, preferably a steel plate, which can also be cooled.
  • the metal is fed during to achieve metal feed without vortex and turbulence the casting always below the melt surface and preferably in such a way that a constant distance of a melt nozzle immersed in the melt from the Melt surface using a float by lowering the mold or lifting the Melt nozzle is set.
  • a quiet metal feed without vortex and turbulence can also be done without using a Floats can be achieved by lowering the mold or lifting the melt nozzle in Dependence of the mold filling speed is controlled so that the melt nozzle is always in the Melt remains immersed.
  • a light metal-resistant filter in the melt nozzle can also be a quiet metal feed cause and also reduces or avoids the introduction of oxides and / or Contamination in the mold.
  • the bars can easily be released remove the extruded profile used as the mold. That used as a mold Extruded profile does not require any rework and is immediately available for further use Available.
  • the mold is characterized by a very high output because of the necessary waste at most is limited to the lowest area of the ingot, where it is at the initial Filling the light metal or light metal alloy melt, in particular the magnesium or Magnesium alloy melt, there is turbulence and oxide inclusions and therefore alone must be separated if there are appropriate cleanliness requirements.
  • the rest of it Material up to the upper metal mirror can be used directly for further processing.
  • the surface of the cast blank can optionally be cleaned by blasting or even slightly machined to get a clean metallic surface, if appropriate
  • the light metal or light metal alloy melt in particular the magnesium or Magnesium alloy melt can also from below into the extrusion profile used as a mold be filled with rising metal levels. For this come z. B. the low pressure casting process or the gravity casting process with increasing mold filling in question.
  • the mold can be in one part or can be composed of several parts from extruded profile segments.
  • a float be provided, which controls the melt supply.
  • a light metal-resistant filter can be arranged in the melt nozzle.
  • Bars with a length corresponding to the height of the mold can be produced.
  • the Thermal insulation may be provided in the upper region of the mold.
  • This thermal insulation can be used as arranged on the inside and / or the outside of the mold in the upper area, heat-insulating coating can be formed.
  • a heat-insulating attachment can also be provided on the mold.
  • This essay can be made a piece of pipe made of molding sand, which preferably tapers conically upwards is exist.
  • An extruded mold 1 made of aluminum or an aluminum alloy has a tube wall 2 with an inner diameter corresponding to the desired diameter of the ingot and radial Cooling fins 3.
  • the mold 1 rests on a base plate 4 made of metal, and the whole of a lowering device 10 worn.
  • the bottom plate 4 can, as shown in Fig. 4, cooling channels 16 have.
  • a melt nozzle 6 protrudes into the mold 1 and consists of a light metal, especially magnesium-resistant material.
  • a float 7 stands with the nozzle 6 also made of light metal, especially magnesium-resistant material in combination, for this ensures that light metal or light metal alloy melt or the magnesium or Magnesium alloy melt 8 always at a uniform distance from one Melt surface 9 is introduced into the mold 1.
  • the lowering device 10 is lowered according to the casting speed until the mold is filled with molten metal.
  • the melt is cooled in still air.
  • the mold can also be used as a smooth tube without cooling fins be trained.
  • bars with a height corresponding to the mold can be produced Create length.
  • FIG. 3 shows an existing of mold segments 11 Mold, in the tube wall 12 channels 13 are arranged.
  • outer cooling fins 14 shown.
  • the mold consists of four mold segments 11, which, for. B. are positively connected to one another by means of a dovetail connection 15, however the mold can also consist of fewer or more mold segments.
  • this can be treated with a conventional size.
  • the cross section of the mold can be circular, as shown, but can also be other Have cross-sectional shapes.
  • the cooling rate on the wall 2 of the mold is so great that that of aluminum or an aluminum alloy extruded mold 1 also for the production of bars from aluminum or an aluminum alloy is suitable.
  • a light metal-resistant filter 17 can be used to control the mold filling speed between the float 7 and the melt nozzle 6 or as shown in FIG. 6 instead of the float the melt nozzle 6 may be arranged. This allows the introduction of oxides and others Reduce or even avoid contamination in the melt.
  • a heat-insulating coating 18, 19 may be applied in the upper area of the ingot.
  • the same purpose can also be achieved by an attachment 20 shown in FIG Reach conical pipe piece made of molding sand, which alone or in addition to the coating 18, 19 in FIG. 7 forms the thermal insulation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Extrusion Of Metal (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm.
Das Herstellen von Leichtmetall-, insbesondere von Magnesium-Barren erfolgt nach heutigem Stand der Technik üblicherweise dadurch, daß Gießstränge mit großem Durchmesser, vorzugsweise 400 bis 600 mm Durchmesser mittels bekannter Stranggießverfahren gegossen werden, wie sie beispielsweise in der US-A-4 071 072 beschrieben sind. Hierbei wird Schmelze in eine kurze, wassergekühlte Kokille gegeben, und der aus der Kokille austretende Strang wird durch Besprühen mit Wasser oder durch Eintauchen in ein Wasserbad bis zum vollständigen Erstarren abgekühlt. Danach muß eine spanende Bearbeitung der Oberfläche der Gießstränge zur Beseitigung der Gußrandschale erfolgen. Schließlich wird der Gießstrang durch Strangpressen auf die gewünschten Abmessungen des Barrens gebracht.
Die Bezeichnung der so gefertigten Barren ist "Pre-ex (Pre-extruded) Barren".
Der konventionelle, wassergekühlte Strangguß von Magnesium oder Magnesiumlegierung ist bei kleinen Formaten wegen der damit verbundenen Explosionsgefahr nicht geeignet.
Nachteile des Standes der Technik sind insbesondere:
  • Eine ungünstige Ausbringung durch die lange Prozeßkette:
  • 1. Das Stranggießen von Gießsträngen mit großem Durchmesser mit etwa 80 % Ausbringung.
  • 2. Die spanende Bearbeitung mit etwa 90 % Ausbringung.
  • 3. Das Strangpressen auf die gewünschten Abmessungen des Barrens mit etwa 70 % Ausbringung.
    Das ergibt dann insgesamt eine Ausbringung von nur etwa 50 %.
    • Die Folgen sind ein äußerst hoher Energieverbrauch für den Fertigungsprozeß und zusätzlich für die Wiederaufbereitung des Rücklaufmaterials.
  • Weiterhin entsteht ein hoher Energieverbrauch durch den notwendigen Betrieb einer Strangpresse, die für das Strangpressen der großformatigen Barren eine Preßkraft in der Größenordnung um 10.000 t und mehr aufweisen muß. Da Strangpressen in dieser Größenordnung nur an wenigen Stellen in der Welt betrieben werden, ergibt sich daraus die Tatsache, daß nur wenige Firmen weltweit in der Lage sind, diese "Pre-ex"-Barren zu fertigen.
  • Ein weiterer Nachteil dieses mehrstufigen Verfahrens liegt darin, daß kleinere Bedarfsmengen nicht wirtschaftlich gefertigt werden können. Auch kurzfristige Bedarfsdeckungen sind wegen des mehrstufigen Verfahrens nicht möglich.
Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung können zwar für Versuchszwecke mit herkömmlichen Gießtechniken, z. B. im Sandgießverfahren hergestellt werden. Die Gefügeeigenschaften sind jedoch wegen der äußerst geringen Erstarrungsgeschwindigkeiten für die Weiterverarbeitung, insbesondere das Strangpressen ungünstig. Eine Einzelfertigung erfordert einen sehr hohen manuellen Aufwand für die Formherstellung sowie die Weiterverarbeitung des Gußrohlings. Der Gußrohling muß vom Anguß- und Laufsystem befreit werden und rundum auf das Fertigmaß für die Weiterverarbeitung bearbeitet werden. Durch das großvolumige Anguß- und Steigersystem sowie die spanende Bearbeitung ergibt sich auch für das Sandgießverfahren eine sehr geringe Ausbringung in der Größenordnung um etwa 50 %. Für eine Serienfertigung von Barren ist das Sandgießverfahren somit nicht geeignet.
In der US-A-2 264 456 ist eine Blechmetallkokille beschrieben. Sie ruht auf einem absenkbarem Tisch in einer Sprühzone oder einem Wasserbad. Die Kokille weist Klammerelemente zum Halten/Fixieren der freien Enden der Bleche auf. Sie werden in dem Maße nachgelegt, wie der Gießtisch abgesenkt wird.
Allen Verfahren ist gemeinsam, daß grundsätzlich eine intensive Flüssigkeitskühlung der Kokille und/oder des Barrens vorgesehen ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Barren, insbesondere Preßbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, mit einem Durchmesser von 60 - 400 mm zu schaffen, welches sowohl für eine Serienfertigung als auch für eine Einzelfertigung für kleine Bedarfsmengen und eine kurzfristige Bedarfsdeckung geeignet ist. Die Barren sollen ohne weitere Bearbeitung die gewünschten Abmessungen aufweisen, so daß eine spanende Bearbeitung der Barrenoberflächen entfallen bzw. auf ein Minimum reduziert werden kann. Schließlich soll die Gesamtausbringung auf etwa 80 % und darüber erhöht werden.
Ausgehend von dieser Problemstellung wird die Verwendung einer rohrförmigen, stranggepreßten, nur ruhender Luft ausgesetzten Kokille aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, mit einem dem gewünschten Durchmesser bzw. Querschnitt des Barrens entsprechenden Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt, einer die Kokille verschließenden Bodenplatte, einer mindestens der gewünschten Länge des Barrens entsprechenden Länge zum Herstellen von Preßbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm vorgeschlagen.
Vorzugsweise wird eine stranggepreßte Metallkokille aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung verwendet. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Abkühlungsgeschwindigkeit in einer solchen Kokille so hoch ist, daß die Kühlwirkung in ruhender Luft aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Kokillenmaterials völlig ausreicht und sie sogar zum Herstellen von Barren aus Aluminium und dessen Legierungen geeignet ist, ohne daß ein Anschmelzen der Kokille eintritt. Um die Kühlwirkung der Metallkokille zu erhöhen, kann die Kokille bevorzugt mit Kühlrippen versehen sein.
Derartige Kokillen lassen sich schnell durch Strangpressen mit jedem beliebigen Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt sowie mit Kühlrippen herstellen, so daß der mittels dieser Kokille hergestellte Barren bereits die jeweiligen, für die Weiterverarbeitung erforderlichen Abmessungen aufweist, ohne daß zusätzliche Bearbeitungsschritte erforderlich sind. Die bevorzugt eingesetzte Kokille aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung hat an ruhender Luft bereits eine so hohe Kühlwirkung, daß eine zusätzliche Kühlung nicht erforderlich ist.
Die Innenfläche der Metallkokille kann mit einer herkömmlichen Schlichte versehen sein, und als Kokillenwerkstoff kommen Metalle in Frage, die sich durch Strangpressen umformen lassen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Vorzugsweise kommen daher für die Kokille Aluminium oder Aluminiumlegierungen in Frage.
Die Leichtmetall- bzw. Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere die Magnesium- oder Magnesiumlegierungsschmelze, wird von oben in das als Kokille verwendete Strangpreßprofil mit steigendem Metallspiegel eingefüllt. Als unterer Abschluß oder Boden für die Kokille dient eine Metallplatte, vorzugsweise eine Stahlplatte, die auch gekühlt sein kann. Um eine ruhige Metallzuführung ohne Wirbel und Turbulenzen zu erreichen, erfolgt die Schmelzezufuhr während des Gießens stets unterhalb der Schmelzeoberfläche und zwar bevorzugt in der Weise, daß ein gleichbleibender Abstand einer in die Schmelze eingetauchten Schmelzedüse von der Schmelzeoberfläche mittels eines Schwimmers durch Absenken der Kokille oder Anheben der Schmelzedüse eingestellt wird.
Eine ruhige Metallzuführung ohne Wirbel und Turbulenzen kann auch ohne die Verwendung eines Schwimmers erreicht werden, indem das Absenken der Kokille bzw. Anheben der Schmelzedüse in Abhängigkeit der Formfüllgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß die Schmelzedüse immer in die Schmelze eingetaucht bleibt.
Ein leichtmetallresistenter Filter in der Schmelzedüse kann ebenfalls eine ruhige Metallzuführung bewirken und vermindert oder vermeidet dazu noch das Einbringen von Oxiden und/oder Verunreinigungen in die Kokille.
Durch das Schrumpfen des Leichtmetalls oder der Leichtmetallegierung, insbesondere des Magnesiums oder der Magnesiumlegierung, während des Erstarrens lassen sich die Barren leicht aus dem als Kokille verwendeten Strangpreßprofil herausnehmen. Das als Kokille verwendete Strangpreßprofil erfordert keinerlei Nacharbeit und steht unmittelbar für weiteren Einsatz zur Verfügung.
Die Kokille zeichnet sich durch eine sehr hohe Ausbringung aus, da ein notwendiger Verschnitt allenfalls auf den untersten Bereich des Barrens beschränkt ist, bei dem es beim anfänglichen Einfüllen der Leichtmetall- bzw. Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere der Magnesium- bzw. Magnesiumlegierungsschmelze, zu Turbulenzen und Oxideinschlüssen kommt und der somit allein bei entsprechenden Anforderungen an die Sauberkeit abgetrennt werden muß. Das gesamte restliche Material bis zum oberen Metallspiegel kann direkt für die Weiterverarbeitung eingesetzt werden. Zusätzlich kann ggf. die Oberfläche des Gußrohlings durch Strahlen gereinigt oder auch geringfügig spanend bearbeitet werden, um eine metallisch saubere Oberfläche zu erhalten, wenn entsprechende Anforderungen an die herzustellenden Produkte, insbesondere Strangpreßprofile bestehen.
Die Leichtmetall- oder Leichtmetallegierungsschmelze, insbesondere die Magnesium- oder Magnesiumlegierungs-Schmelze kann auch von unten in das als Kokille verwendete Strangpreßprofil mit steigendem Metallspiegel eingefüllt werden. Hierfür kommen z. B. das Niederdruck-Gießverfahren oder auch das Schwerkraft-Gießverfahren mit steigender Formfüllung in Frage.
Die Kokille kann einteilig sein oder mehrteilig aus Strangpreßprofilsegmenten zusammengesetzt sein.
Um bei der Formfüllung von oben einen gleichbleibenden Abstand einer in die Schmelze eingetauchten Schmelzedüse von der Schmelzeoberfläche zu gewährleisten, kann ein Schwimmer vorgesehen sein, der die Schmelzezufuhr steuert.
In der Schmelzedüse kann ein leichtmetallresistenter Filter angeordnet sein.
Es lassen sich Barren mit einer der Höhe der Kokille entsprechenden Länge herstellen.
Um einer möglichen Lunkerbildung im oberen Bereich des Barrens entgegenzuwirken, kann im oberen Bereich der Kokille eine Wärmeisolierung vorgesehen sein. Diese Wärmeisolierung kann als an der Innenseite und/oder der Außenseite der Kokille im oberen Bereich angeordnete, wärmeisolierende Beschichtung ausgebildet sein. Anstelle oder zusätzlich zu dieser Beschichtung kann auch ein wärmeisolierender Aufsatz auf der Kokille vorgesehen sein. Dieser Aufsatz kann aus einem Rohrstück aus Formsand, das vorzugsweise sich nach oben konisch verjüngend ausgebildet ist, bestehen.
Für eine Serienfertigung in Form einer Bandfertigung oder Karussellfertigung können mehrere auf dem Band oder dem Karussell angeordnete Kokillen vorgesehen sein. Wichtig dabei ist die Kühlstrecke, die bis zum Erstarren und zur Entnahme des Barrens aus der Kokille benötigt wird. Es kann auch gleichzeitig mehrsträngig gegossen werden, indem mit einer entsprechenden Verteilerpfanne oberhalb mehrerer Kokillen gearbeitet wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer, in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele des näheren erläutert. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens,
Fig. 2
eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Kokille,
Fig. 3
eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform einer Kokille,
Fig. 4
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer gekühlten Bodenplatte,
Fig. 5
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und eines leichtmetallresistenten Filters,
Fig. 6
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und eines anders angeordneten, leichtmetallresistenten Filters,
Fig. 7
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer Wärmeisolierung im oberen Bereich der Kokille und
Fig. 8
eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kokille mit Darstellung des angewandten Gießverfahrens und einer anderen Ausführungsform einer Wärmeisolierung im oberen Bereich der Kokille.
Eine stranggepreßte Kokille 1 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung weist eine Rohrwand 2 mit einem dem gewünschten Durchmesser des Barrens entsprechenden Innendurchmesser und radiale Kühlrippen 3 auf. Die Kokille 1 ruht auf einer Bodenplatte 4 aus Metall, und das Ganze wird von einer Absenkvorrichtung 10 getragen. Die Bodenplatte 4 kann, wie in Fig. 4 dargestellt, Kühlkanäle 16 aufweisen. In die Kokille 1 ragt eine Schmelzedüse 6 hinein, die aus einem leichtmetall-, insbesondere magnesiumbeständigen Material besteht. Mit der Düse 6 steht ein Schwimmer 7 ebenfalls aus leichtmetall-, insbesondere magnesiumbeständigem Material in Verbindung, der dafür sorgt, daß Leichtmetall- oder Leichtmetallegierungsschmelze bzw. die Magnesium- oder Magnesiumlegierungsschmelze 8 stets mit einem gleichmäßigen Abstand zu einer Schmelzeoberfläche 9 in die Kokille 1 eingeführt wird.
Die Absenkvorrichtung 10 wird entsprechend der Gießgeschwindigkeit abgesenkt, bis die Kokille mit Metallschmelze gefüllt ist. Das Abkühlen der Schmelze erfolgt an ruhender Luft.
Wenn die Kühlwirkung ausreichend ist, kann die Kokille auch als glattes Rohr ohne Kühlrippen ausgebildet sein.
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich Barren mit einer der Höhe der Kokille entsprechenden Länge herstellen. Selbstverständlich ist es möglich, die Düse 6 entsprechend der Gießgeschwindigkeit anzuheben, statt die Kokille 1 abzusenken.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine aus Kokillensegmenten 11 bestehende Kokille, in deren Rohrwand 12 Kanäle 13 angeordnet sind. Zusätzlich sind äußere Kühlrippen 14 dargestellt. Im dargestellten Beispiel besteht die Kokille aus vier Kokillensegmenten 11, die z. B. mittels einer Schwalbenschwanzverbindung 15 formschlüssig miteinander verbunden sind, jedoch kann die Kokille auch aus weniger oder mehr Kokillensegmenten bestehen.
Selbstverständlich sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten z. B. durch Verschweißen möglich.
Um ein Anhaften des Leichtmetalls oder der Leichtmetallegierung an der Innenfläche der Kokillenrohrwand zu vermeiden, kann diese mit einer herkömmlichen Schlichte behandelt sein.
Der Querschnitt der Kokille kann, wie dargestellt, kreisförmig sein, kann jedoch auch andere Querschnittsformen aufweisen.
Die Abkühlungsgeschwindigkeit an der Wand 2 der Kokille ist so groß, daß die aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung stranggepreßte Kokille 1 auch zum Herstellen von Barren aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung geeignet ist.
Um die Formfüllgeschwindigkeit zu steuern, kann gemäß Fig. 5 ein leichtmetallresistenter Filter 17 zwischen dem Schwimmer 7 und der Schmelzedüse 6 oder gemäß Fig. 6 anstelle des Schwimmers an der Schmelzedüse 6 angeordnet sein. Damit läßt sich das Einbringen von Oxiden und anderen Verunreinigungen in die Schmelze vermindern oder sogar ganz vermeiden.
Um einer Lunkerbildung im oberen Bereich des Barrens entgegenzuwirken, kann im oberen Bereich der Kokille 1, innen und/oder außen, eine wärmeisolierende Beschichtung 18, 19 angebracht sein. Der gleiche Zweck läßt sich auch durch einen in Fig. 8 dargestellten Aufsatz 20 in Form eines sich konisch nach oben verengenden Rohrstücks aus Formsand erreichen, der allein oder zusätzlich zu der Beschichtung 18, 19 in Fig. 7 die Wärmeisolierung bildet.

Claims (15)

  1. Verwendung einer rohrförmigen, stranggepreßten, nur ruhender Luft ausgesetzten Kokille (1) aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit mit einem dem gewünschten Durchmesser bzw. Querschnitt eines herzustellenden Barrens entsprechenden Innendurchmesser bzw. Innenquerschnitt, einer die Kokille (1) verschließenden Bodenplatte (4), einer der gewünschten Länge des Barrens entsprechenden Länge zum Herstellen von Preßbarren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung, mit einem Durchmesser von 60 bis 400 mm.
  2. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 1 mit Kühlrippen an der Außenfläche.
  3. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 1 oder 2 aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung.
  4. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 2 oder 3, die mehrteilig aus Strangpreßprofilsegmenten (11) zusammengesetzt ist.
  5. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4 mit einem Boden aus einer Metallplatte (4) als Unterlage für die Kokille (1; 11).
  6. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 5, bei der die Metallplatte (4) kühlbar ist.
  7. Verwendung einer Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit einer Wärmeisolierung (18, 19, 20) im oberen Bereich.
  8. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 7 mit einer wärmeisolierenden Beschichtung (18, 19) an der Innenseite und/oder der Außenseite des oberen Bereichs.
  9. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 7 oder 8 mit einem wärmeisolierenden Aufsatz (20) auf dem oberen Bereich.
  10. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 9, bei der der wärmeisolierende Aufsatz (20) aus einem Rohrstück aus Formsand besteht.
  11. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 10, bei der das Rohrstück (20) sich nach oben konisch verjüngend ausgebildet ist.
  12. Verwendung einer Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welcher die Schmelze mittels einer Schmelzedüse (6) während des Gießens stets unterhalb der Schmelzeoberfläche (9) zuführbar ist.
  13. Verwendung einer Kokille nach Anspruch 12, bei der ein gleichbleibender Abstand der in die Schmelze eingetauchten Schmelzedüse (6) von der Schmelzoberfläche (9) mittels eines Schwimmers (7) durch Absenken der Kokille (1) oder Anheben der Schmelzedüse (6) einstellbar ist.
  14. Verwendung einer Kokille nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13 mit einer Halterung für die Kokille (1; 11) und einer Absenkvorrichtung (10) für die Metallplatte (4).
  15. Verwendung einer Kokille nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welcher die Schmelze mittels einer mit einem leichtmetallresistenten Filter (17) versehenen Schmelzedüse (6) zuführbar ist.
EP97120790A 1996-12-03 1997-11-27 Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-legierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung Expired - Lifetime EP0846510B1 (de)

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DE19650074 1996-12-03
DE19710887A DE19710887C2 (de) 1996-12-03 1997-03-15 Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetallegierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung
DE19710887 1997-03-15

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EP0846510A1 EP0846510A1 (de) 1998-06-10
EP0846510B1 true EP0846510B1 (de) 2001-05-23

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EP97120790A Expired - Lifetime EP0846510B1 (de) 1996-12-03 1997-11-27 Verwendung einer Kokille zum Herstellen von Barren aus Leichtmetall oder einer Leichtmetall-legierung, insbesondere aus Magnesium oder einer Magnesiumlegierung

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