NO140132B

NO140132B - PROCEDURE FOR CONTINUOUS COLD MOLDING OF ALUMINUM BLOCKS

Info

Publication number: NO140132B
Application number: NO189/72A
Authority: NO
Inventors: Neil Burton Bryson
Original assignee: Alcan Res & Dev
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1972-01-26
Publication date: 1979-04-02
Also published as: AT330387B; JPS548611B1; SE384639B; BR7200444D0; CS209837B2; ZA72444B; DE2203256B2; DD99522A5; IT946979B; AU470900B2; CH556704A; GB1381166A; NL149398B; BE778509A; NL7201096A; AU3831872A; FR2126189A1; DE2203256A1; NO140132C; US3713479A

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte av den art The present invention relates to a method of that kind

som er angitt i krav en's ingress. which is stated in claim one's preamble.

Det er vanlig å foreta kontinuerlig direkte kokillestoping It is common to carry out continuous direct mold stopping

av en aluminiumblokk i en grunn og i enden åpen vertikal stopeform, som ved sin nederste ende opprinnelig er lukket ved hjelp av en bevegelig plattform eller sete. Stopeformen er omgitt av en kjolemantel, gjennom hvilken det kontinuerlig sirkulerer vann for derved å avstedkomme en ytre kjoling av stopeforms-veggen. Smeltet aluminium helles inn i den kjolte stopeformen. Dette smeltede metall storkner ved stopeformens periferi, mens det i sentrum forblir en metalldam. Plattformen beveges nedover med konstant hastighet inntil en blokk med onsket lengde er tilvirket. of an aluminum block in a shallow and open-ended vertical stop shape, which at its lower end is originally closed by means of a movable platform or seat. The stopeform is surrounded by a dressing mantle, through which water continuously circulates to thereby create an outer dressing of the stopeform wall. Molten aluminum is poured into the cooled stop mould. This molten metal solidifies at the periphery of the stope mold, while a metal pond remains in the center. The platform is moved downwards at a constant speed until a block of the desired length is produced.

Blokken som fremkommer fra den nedre enden av stopeformen,har The block that emerges from the lower end of the stop mold has

en storknet stopehud, men er fremdeles smeltet i sentrum. a solidified stope skin, but is still fused in the center.

Dammen av smeltet aluminium strekker seg nedover i blokken og har et kontinuerlig minskende tverrsnitt. The pool of molten aluminum extends down the block and has a continuously tapering cross-section.

Overflaten til blokken blir direkte kjblt ved hjelp av vann under stopeformen. Den direkte kjolingen av blokkens over- The surface of the block is directly heated using water during the stop mould. The direct dressing of the block's upper

flate tjener til å bibeholde den periferiske delen av blokken i fast tilstand, samt til å understøtte storkningen av dammen av smeltet metall i blokkens sentrum. surfaces serve to maintain the peripheral portion of the block in a solid state, as well as to support the solidification of the pool of molten metal in the center of the block.

Ved konvensjonell direkte kokillestoping strommer en vesentlig mengde kontinuerlig vannstrom ut fra den nedre enden av stopeformens kjolemantel og på blokkens overflate umiddelbart under stopeformen, og på en slik måte at vannet stoter med betydelig kraft på blokkens overflate under stor vinkel med denne, hvorefter vannet strommer nedover blokkens overflate. Folgelig vil den storste kjolingen fås umiddelbart under støpe-formens utlopsende, hvis nivå er over det nivå ved hvilket blokkens kjerne storkner fullstendig. In conventional direct mold stopping, a substantial amount of continuous water flows out from the lower end of the dress jacket of the stop mold and onto the surface of the block immediately below the stop mold, and in such a way that the water impinges with considerable force on the surface of the block at a large angle to it, after which the water flows downwards the surface of the block. Consequently, the greatest creep will be obtained immediately below the outlet of the mold, the level of which is above the level at which the core of the block solidifies completely.

I dette området er den typiske koeffisienten for varmeoverforing fra blokken til kjolevæsken ca. 0,5 eal/cm<2>/sek./°C, In this area, the typical coefficient for heat transfer from the block to the jacket fluid is approx. 0.5 eal/cm<2>/sec./°C,

hvilken er storre enn gjennomsnittsverdien for koeffisienten for varmeoverforing fra blokken til stopeformen, (hvilken vanligvis er ca. 0,05 cal/cm^/sek./°C) og som også er hbyere enn koeffisient verdi en for varmeoverforingen fra blokk til kjolemiddel ved et hvilket som helst lavere nivå. En typisk tykkelse på det storknede blokk-skallet umiddelbart under stopeformen er at dette er mindre enn 1/4 av blokkens maksimale horisontale dimensjon. which is greater than the average value of the coefficient of heat transfer from the block to the stop mold, (which is usually about 0.05 cal/cm^/sec/°C) and which is also higher than the coefficient value of one for the heat transfer from block to coolant at any lower level. A typical thickness of the solidified block shell immediately below the stop mold is that this is less than 1/4 of the block's maximum horizontal dimension.

Et problem som man stoter på spesielt (men ikke bare) ved stoping av sylindriske blokker er tendensen som blokkene har til å utvikle alvorlige langsgående sentrumssprekker, hvilke dannes . ved storkningen og kjolingen av blokken. Hvis man i praksis vil unngå varm-sprekking så kreves det at dybden av den smeltede metalldam under den nedre kanten til stopeformen ikké må holdes storre enn blokkens minimale tverrsnittsdimensjon, hvorved det er vanlig at denne avstand er mindre enn 2/3 av blokkens minimale tverrsnittsdimensjon. A problem encountered especially (but not only) when stopping cylindrical blocks is the tendency of the blocks to develop severe longitudinal center cracks, which form . during the solidification and dressing of the block. If one wants to avoid hot cracking in practice, then it is required that the depth of the molten metal pond below the lower edge of the stop mold must not be kept greater than the block's minimum cross-sectional dimension, whereby it is common for this distance to be less than 2/3 of the block's minimum cross-sectional dimension .

Vedi gitte kjolebetirigelser, blokkdimensjoner og legerings-sami:i;.-psetning, så er dybden av dammen bestemt av stopehastigheten. På grunn av at konvensjonelle direkte kokillestopings-systemer ikke er <p>rosjektert for å tillate vesentlig kontroll av kjolebastigheten, så oppnås regulering av dam-dypet ved å begrense stopehastigheten. For' å unngå varm-sprekking, så begrenses stopehastigheten vanligvis til 2,5 - 17,5 cm/min., avhengig av legerings-sammensetning, blokkstorrelse og form. Given dress conditions, block dimensions and alloy composition, the depth of the pond is determined by the stope velocity. Because conventional direct die stoping systems are not <p>rojected to allow substantial control of the die solidity, control of the pond depth is achieved by limiting the stoping speed. In order to avoid hot cracking, the stopping speed is usually limited to 2.5 - 17.5 cm/min., depending on alloy composition, block size and shape.

Tidligere forsok på å eliminere varm-sprekking har -.antatt Previous attempts to eliminate hot-cracking have -.supposed

at varm-sprekking og kald-sprekking kan unngås på samme måte, men anvendte midler for å unngå kaldsprekking har ikke vist seg fremgangsrike når det gjelder å unngå varmsprekking. Det har blitt foreslått å redusere kjoleintensiteten i hele eller en del av kokillekjole-sonen for å unngå varmsprekking, hvorved that hot cracking and cold cracking can be avoided in the same way, but the means used to avoid cold cracking have not proved successful when it comes to avoiding hot cracking. It has been suggested to reduce the creep intensity in all or part of the mold creep zone to avoid hot cracking, whereby

teorien "har vært at varmsprekking forårsakes av resterende strekk-spenninger i den stopte blokken. Det har vært antatt at slike spenninger ville bli minimale hvis blokkoverflaten ble holdt ved en hoyere temperatur enn normalt,,for på den måten å redusere temperaturdifferansen mellom blokk-kjernen og overflaten i det området hvor kjernen storkner. Foreslåtte midler for dette formål har omfattet bruk av tåkespray eller pulserende vann, som tilfores blokkoverflaten i stedet for en vannstrom som stoter på overflaten. Alternativt har det blitt foreslått å fjerne kjolevann fra blokkoverflaten ved en avtorkings-operasjon. Det har blitt funnet at disse midler ikke tillater noen okning i stopehastigheten uten å avstedkomme sentrumsprekking. I enkelte tilfeller synes redusert kjoling eller avtorkings-teknikk å- oke varmsprekkingen. the theory "has been that hot cracking is caused by residual tensile stresses in the stopped block. It has been assumed that such stresses would be minimal if the block surface was kept at a higher temperature than normal,, in order to thereby reduce the temperature difference between the block core and the surface in the area where the core solidifies. Suggested means for this purpose have included the use of mist sprays or pulsating water, which is applied to the block surface instead of a stream of water impinging on the surface. Alternatively, it has been suggested to remove dressing water from the block surface by a drying operation. It has been found that these agents do not allow any increase in stopping speed without causing center cracking. In some cases, reduced dressing or drying technique appears to increase hot cracking.

Fra tysk patent nr. 867.735 er det kjent en indirekte avkj^lina av kokillens overflate og en etterfølgende avkjøling ved vann-påsprøytning i en sone som ligger et stykke under det området hvor kokillen forlater formen. Ved fremgangsmåten i henhold til det tyske patent er det nødvendig å basere avkjølingen på en tilstrekkelig varme-uttrekning gjennom veggene i støpeformen for å oppnå en fast overflate av kokillen inntil denne når nivå for vannpåsprøytning. From German patent no. 867,735 it is known an indirect cooling of the surface of the mold and a subsequent cooling by water spraying in a zone which lies some distance below the area where the mold leaves the mold. In the method according to the German patent, it is necessary to base the cooling on a sufficient heat extraction through the walls of the mold to achieve a solid surface of the mold until it reaches the level for water spraying.

Det tyske patent angir således en enkelt sone hvor kjølemidler på-føres direkte på overflaten av kokillen når denne har kommet ut av formen. Ved fremgangsmåten i henhold til det tyske patent vil det kun oppnås meget lave støpehastigheter, trolig i området 2-3 cm/min., for høyere støpehastigheter vil det være en stor fare for at det smeltede metall vil bryte ut av det størknede metall-skinn. The German patent thus specifies a single zone where coolants are applied directly to the surface of the mold when it has come out of the mold. With the method according to the German patent, only very low casting speeds will be achieved, probably in the range of 2-3 cm/min., for higher casting speeds there will be a great danger that the molten metal will break out of the solidified metal skin .

Ved foreliggende fremgangsmåte er det mulig å støpe sprekkfrie kokillermed en hastighet på ca. 23 cm/min., hvilket representerer et betydelig fremskritt. With the present method, it is possible to cast crack-free molds at a speed of approx. 23 cm/min., which represents a significant advance.

I folge foreliggende oppfinnelse har man fremskaffet en fremgangsmåte for fremstilling av aluminium-blokker ved direkte kokillestoping, rhvorved kjølemidlet påføres den ytre overflaten til en blokk når denne fremkommer fra en stopeform med åpen ende, ved at en første sone According to the present invention, a method for the production of aluminum blocks by direct mold stopping has been provided, whereby the coolant is applied to the outer surface of a block when it emerges from a stop mold with an open end, in that a first zone

hvilken strekker seg fra bunnen av stopeformen til et nivå which extends from the bottom of the stop shape to a level

nær bunnen til metallsmelte-dammen i blokken, utsettes det for kjolemiddel som tilfores, blokken på en slik måte at varme fjernes relativt langsomt (men beholder et fast skall ved blokkens ytre overflate), slik at det storknede metall som omgir bunnenden til metallsmelte-dammen holder en relativt hoy temperatur, mens i en andre sone, som utstrekker seg ned-' over fra nevnte nivå, utsettes for et ytterligere kjolemiddel som tilfores blokken på en slik måte at varme fjernes med near the bottom of the melt pond in the block, the block is exposed to quenching agent fed in such a way that heat is removed relatively slowly (but retains a solid shell at the block's outer surface), so that the solidified metal surrounding the bottom end of the melt pond maintains a relatively high temperature, while in a second zone, which extends downwards from said level, is exposed to a further cooling agent which is supplied to the block in such a way that heat is removed with

en relativt hoy hastighet, slik at man får en hurtig kjoling og kontraksjon av det storknede metall i det periferiske området som omgir metallsmelte-dammens basis, og hvor det metall i blokkens kjerne overgår fra flytende til fast tilstand. Ved denne fremgangsmåte oppviser blokken den storste kjoleintensitet nær det nivå hvor kjernen fullstendig storkner, hvilket står i kontrast til den nærværende konvensjonelle praksis hvorved blokken oppviser den storste kjoleintensitet på den annen side av stopeformens utlopsende. a relatively high speed, so that you get a rapid cooling and contraction of the solidified metal in the peripheral area that surrounds the base of the molten metal pond, and where the metal in the core of the block changes from a liquid to a solid state. In this method, the block exhibits the greatest wear intensity near the level where the core completely solidifies, which is in contrast to the present conventional practice whereby the block exhibits the greatest wear intensity on the other side of the end of the stop mold.

Fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse* er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. Fortrinnsvis er nivået for tilforsel av kjolemiddel til den andre sonen over det punktet hvor man får kjernestorkning, og denne avstand er ca. 1/6 av minimums-tverrsnittet. Imidlertid kan stedet hvor kjolemidlet treffer den andre sonen være under nivået for kjerne-storkningen hvis kjolemidlet trekker ut varme tilstrekkelig hurtig fra blokken, slik at den onskede kjolehastighet kan oppnås ved det sted for storkning av kjernen som ligger over det nivå hvor kjolemidlet tilfores. The method according to the present invention* is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1. Preferably, the level for supply of dressing agent to the second zone is above the point where core solidification is obtained, and this distance is approx. 1/6 of the minimum cross-section. However, the location where the cooling agent hits the second zone can be below the level of core solidification if the cooling agent extracts heat sufficiently quickly from the block so that the desired cooling rate can be achieved at the location of core solidification above the level where the cooling agent is supplied.

Begynnende kjoling av blokken i stopeformen utfores på en slik måte at man bibeholder (innen stopeformen) en gjennomsnittlig koeffisient for varme-overforingen fra blokken til stopeformen som er tilstrekkelig til å gi et tynt fast blokkskall ved stopeformens utlops-ende, hvis skall har en adekvat tykkelse for å motstå friksjonstrykk mellom stopeformen og blokken. Den gjennomsnittlige koeffisient for varmeoverforingen fra blokken til kjolemidlet i forste sone er fortrinnsvis mellom 1 og 6 ganger den gjennomsnittlige varmeoverforings-koeffisient i stopeformen, og fortrinnsvis minst to ganger den gjennomsnittlige varmeoverforingskoeffisient i stopeformen. Initial cooling of the block in the stop mold is carried out in such a way that an average coefficient of heat transfer from the block to the stop mold is maintained (within the stop mold) which is sufficient to produce a thin solid block shell at the outlet end of the stop mold, whose shell has an adequate thickness to withstand frictional pressure between the stop mold and the block. The average heat transfer coefficient from the block to the cooling agent in the first zone is preferably between 1 and 6 times the average heat transfer coefficient in the stop mold, and preferably at least twice the average heat transfer coefficient in the stop mold.

Varmeoverforingskoeffisienten for blokk-kjolemidlet i den andre sonen er minst 1 1/2 ganger (fortrinnsvis minst 5 ganger) The heat transfer coefficient of the block dressing agent in the second zone is at least 1 1/2 times (preferably at least 5 times)

den gjennomsnittlige varmeoverforingskoeffisienten i den forste sonen. the average heat transfer coefficient in the first zone.

Mens fremgangsmåten ifolge nærværende oppfinnelse kan finne utstrakt anvendelse ved stoping av forskjelligemetaller, While the method according to the present invention can find extensive use in stopping various metals,

så har fremgangsmåten spesielle fordeler ved stoping av aluminium-blokker, ved at den loser problemene med den spesielt alvorlige sentrums-sprekkingen, som hittil har begrenset stopehastigheten ved produksjon av slike blokker. Ved å stope aluminium-blokker er den typiske gjennomsnittlige koeffisienten for varmeoverforingen fra metallet til stopeformen ca. 0,05 kal./ cm^/sek./°c. Fortrinnsvis er den gjennomsnittlige koeffisienten for varmeoverforingen fra blokk-overflaten til kjolemiddelvæsken i den forste direkte kokillekjole-sonen mellom 0,1 og 0,2 kal./cm^/sek./°C, og fortrinnsvis er også koeffisienten for varmeoverforing fra blokkoverflaten til kjolemiddelvæsken i den andre sonen minst 0,5 kal./cm^/sek./°C. then the method has special advantages when stopping aluminum blocks, in that it solves the problems with the particularly serious center cracking, which has so far limited the stopping speed in the production of such blocks. When stopping aluminum ingots, the typical average coefficient of heat transfer from the metal to the stop mold is approx. 0.05 cal./cm^/sec./°c. Preferably, the average coefficient of heat transfer from the block surface to the coolant fluid in the first direct mold skirt zone is between 0.1 and 0.2 cal./cm^/sec/°C, and preferably also the coefficient of heat transfer from the block surface to the coolant liquid in the second zone at least 0.5 cal./cm^/sec./°C.

Man har funnet at nærværende oppfinnelse tillater produksjon It has been found that the present invention permits production

av hele, sprekk-frie blokker selv ved stopeprosesser hvor man har dam-dyp som er storre enn minimums-tverrsnittet til blokken som stopes. Folgelig loser oppfinnelsen den begrensning med hensyn til dam-dypet som man tidligere har ansett å være viktig for å unngå sentrums-sprekker. Folgelig tillater oppfinnelsen anvendelse av støpehastigheter som langt overstiger of whole, crack-free blocks even in stoping processes where pond depths are greater than the minimum cross-section of the block being stopped. Consequently, the invention removes the limitation with regard to the pond depth which was previously considered to be important in order to avoid central cracks. Consequently, the invention allows the use of casting speeds that far exceed

konvensjonelle hastigheter. conventional speeds.

I motsetning til konvensjonelle stope-prosesser, er det funnet at fremgangsmåten ifolge nærværende oppfinnelse tillater storre fleksibilitet av fremgangsmåten med hensyn til stope-hastighet, og hvis det er onskelig å oke eller minske stopehastigheten så innstiller man den andre kjolesonen lenger fra eller nærmere stopeformen i overensstemmelse med den varierende dam-dybde. In contrast to conventional stopping processes, it has been found that the method according to the present invention allows greater flexibility of the method with regard to stopping speed, and if it is desirable to increase or decrease the stopping speed, then the second dress zone is set further from or closer to the stopping shape in accordance with the varying pond depth.

Man antar at varm-sentrum-sprekking i blokker ved. direkte kokille-stopings-prosesser er en konsekvens av overskudd av strekk-spenninger som har utviklet seg i blokken i området hvor kjerne-stopningen er avsluttet. Strekkspenningen i metallet er ved et minimum innenfor noen få grader ved solidus-punktet, og folgelig er kjernen umiddelbart efter storkningen spesielt omfindtlig for strekkspenninger. Det antas at sprekk-fremkallende strekk-spenninger kan skapes i området hvor kj ernen storkner og ved bunnen av dammen ved store forskjeller mellom kjolehastighetene (og folgelig graden av kontraksjon) for metaller som befinner seg ved blokk-kjernen og metallet ved periferien for nevnte nivå. Kjernemetallet gjennomgår, ved storkningspunktet, hurtig kjoling og hurtig kontraksjon, og hvis kjole- og kontraksjonshastighetene for den perifere del av blokken og ved samme nivå er for lav i forhold til kjole- og kontraksjons-hastighetene i kjernen, It is assumed that hot-center cracking in blocks of. direct mold-stopping processes are a consequence of excess tensile stresses that have developed in the block in the area where core-stopping has ended. The tensile stress in the metal is at a minimum within a few degrees at the solidus point, and consequently the core immediately after solidification is particularly sensitive to tensile stresses. It is believed that crack-inducing tensile stresses can be created in the area where the core solidifies and at the bottom of the pond by large differences between the wear rates (and consequently the degree of contraction) of metals located at the block core and the metal at the periphery for the said level . The core metal undergoes, at the solidification point, rapid dressing and rapid contraction, and if the rates of dress and contraction for the peripheral part of the block and at the same level are too low in relation to the rates of dress and contraction in the core,

så vil dette resultere i sentrums-sprekker. then this will result in center cracks.

Ved konvensjonell direkte kokille-stope-praksis, hvor den storste kjolehastigheten fås umiddelbart under stopeformens utlopsende, blir temperaturen til den perifere del av blokken meget hurtig redusert når blokken fremkommer fra stopeformen, hvorefter blokken avkjoles ved en suksessivt minskende hastighet. Ved nivået for kjernestorkning vil folgelig kjolehastigheten for blokkens periferi være meget lav i forhold til kjolehastigheten i kjernen, og da spesielt når stopehastigheten oker på grunn av at en okning av stopehastighet forskyver nivået for kjernestdpningen suksessivt lenger bort fra området med storst kjbleintensitet. Folgelig indikerer nærværende teori (hvilket også er tilfelle) at med konvensjonell direkte kokillestope-prosesser så vil en bkning i stopehastighet resultere i sentrums-spfekking, redusert kjole- og avtorkings-teknikker ("wipe-off techniques") minsker ikke, men kan til og med forverre differansen mellom kjolehastigheten i blokkens kjerne og periferi ved nivået for kjernestorkning. In conventional direct mold-stopping practice, where the greatest wear rate is obtained immediately during the stop mold exit, the temperature of the peripheral part of the block is very quickly reduced when the block emerges from the stop mold, after which the block is cooled at a successively decreasing rate. At the level of core solidification, the wear rate for the periphery of the block will therefore be very low in relation to the wear rate in the core, and then especially when the stopping speed increases due to the fact that an increase in stopping speed shifts the level of core solidification successively further away from the area of greatest cooling intensity. Consequently, the present theory indicates (which is also the case) that with conventional direct mold stop processes, a decrease in stop speed will result in center puckering, reduced wear and wipe-off techniques do not decrease, but may and with worsening the difference between the rate of wear in the core and periphery of the block at the level of core solidification.

I nærværende fremgangsmåte derimot er kjolehastigheten i den perifere del av blokken nærmere kjolehastigheten i kjernen ved nivået for fullstendig storkning av kjernen og i forhold til konvensjonell praksis, og dette gjelder for enhver gitt stope-betingelse og stope-hastighet. På grunn av den relativt reduserte kjbleintensitet i den forste kokille-kjble-sonen ifblge nærværende oppfinnelse, så forblir temperaturen til den perifere del av blokken relativt hoy (sammenlignet med konvensjonell praksis) når blokken nærmer seg nivået for fullstendig kjernestorkning. Den hbye blokk-periferi-temperaturen tillater en hoy kjblehastighet i de perifere deler ved det kritiske nivå på grunn av at kjolehastigheten avhenger av temperatur-differansen mellom blokkens perifere del og det anvendte kjolemiddel, og denne hbye kjblehastighet oppnås ved anvendelse av intens kjoling i den andre sonen. In the present method, however, the wear rate in the peripheral part of the block is closer to the wear rate in the core at the level of complete solidification of the core and relative to conventional practice, and this is true for any given stope condition and stope rate. Due to the relatively reduced quenching intensity in the first mold quenching zone according to the present invention, the temperature of the peripheral portion of the block remains relatively high (compared to conventional practice) as the block approaches the level of complete core solidification. The high block peripheral temperature allows a high cooling rate in the peripheral parts at the critical level due to the fact that the cooling rate depends on the temperature difference between the peripheral part of the block and the coolant used, and this high cooling rate is achieved by applying intense cooling in the second zone.

I det fblgende er det referert til vedlagte tegninger: In the following, reference is made to the attached drawings:

Fig. 1 viser en skjematisk tegning av prosessen ifblge oppfinnelsen; Fig. 1 shows a schematic drawing of the process according to the invention;

fig. 2 viser et delsnitt av en utfbreisesform av apparaturen, og som. anvendes for å gi begrenset kjoling i den forste sonen ifblge nærværende prosess; fig. 2 shows a partial section of an embodiment of the apparatus, and which. used to provide limited wear in the first zone according to the present process;

fig. 3 viser et lignende snitt av en alternativ utfbrelsesform av apparaturen for å gi den forste sonen direkte kokillekjbling; fig. 3 shows a similar section of an alternative embodiment of the apparatus for providing the first zone with direct die coupling;

fig. 4 viser grafisk fremstilling hvor temperaturen på forskjellige punkter i aluminium-blokken som er stbpt i overens- fig. 4 shows a graphic representation where the temperature at different points in the aluminum block which is stbpt in accordance

stemmelse med nærværende oppfinnelse, er avsatt som en funksjon av tiden; og accordance with the present invention, is deposited as a function of time; and

fig. 5 er en grafisk fremstilling i likhet med fig. 4, og som viser temperaturen for tilsvarende punkter i en aluminiumblokk som er stopt ifblge konvensjonell fremgangsmåte. fig. 5 is a graphical representation similar to fig. 4, and which shows the temperature for corresponding points in an aluminum block which has been stopped according to the conventional method.

Fig. 1 illustrerer en utfbxelsesform av apparaturen for kontinuerlig stoping av aluminium-blokker i henhold til nærværende oppfinnelse. Denne apparatur omfatter en ringformet stopeform 10, som tilfores smeltet aluminiummetall for stoping av en blokk 12. Stopeformen 10 har en vertikal indre vegg 14, hvilken avgrenser en stbpesone og som bestemmer tverrsnittsformen av den produserte blokk. I dette tilfelle er veggen 14 sylindrisk for produksjon av en sylindrisk blokk. Fig. 1 illustrates an embodiment of the apparatus for continuous stopping of aluminum blocks according to the present invention. This apparatus comprises an annular stop mold 10, which is supplied with molten aluminum metal for stopping a block 12. The stop mold 10 has a vertical inner wall 14, which delimits a stbpezone and which determines the cross-sectional shape of the produced block. In this case, the wall 14 is cylindrical for the production of a cylindrical block.

En kjblekappe 15 omgir stbpeformvegg 14, og kjblekappen tilfores kjblevann gjennom rorledning 15b og under kontroll med ventil-15c. A cooling jacket 15 surrounds the block mold wall 14, and the cooling jacket is supplied with cooling water through pipe line 15b and under control with valve 15c.

En ringformet baffel 17 er plassert i en kappe 15 for å dirigere vannstrbmmen i kappen 15 og for å få en effektiv kjoling av stopeform-veggen. An annular baffle 17 is placed in a jacket 15 to direct the water stream in the jacket 15 and to obtain an effective dressing of the stopeform wall.

Ved begynnelsen av stbpeprosessen er den nedre enden av stopeformen 14 lukket ved et sete eller plattform 18, som bæres opp av et hydraulisk stempel 20, og som senkes når stbpingen av blokken fremskrider. At the start of the stomping process, the lower end of the stop mold 14 is closed by a seat or platform 18, which is carried up by a hydraulic piston 20, and which is lowered as the stomping of the block progresses.

Stopeform-apparaturen er slik anordnet at man retter en spray av vann på overflaten til blokken umiddelbart under stbpe-sonen. En sirkelformet spalte 22 kan være anordnet på bunnen The Stopeform apparatus is arranged in such a way that a spray of water is directed onto the surface of the block immediately below the stbpe zone. A circular slot 22 can be arranged on the bottom

t t

av kappen 15, og slik plassert at vannet rettes på overflaten til den fremkomne blokk, og da hovedsakelig jevnt rundt blokkens periferi. of the jacket 15, and positioned so that the water is directed onto the surface of the resulting block, and then mainly evenly around the block's periphery.

Smeltet aluminium-metall blir kontinuerlig tilfort til stopeformen gjennom en dyppe-ledning 24 slik at man får en dam av metallsmelte i stopesonen ved et i alt vesentlig konstant nivå når den storknede blokk suksessivt utdras av stopeformen ved senkning av setet. Molten aluminum metal is continuously supplied to the stop mold through a dip line 24 so that a pool of molten metal is obtained in the stop zone at an essentially constant level when the solidified block is successively extracted from the stop mold by lowering the seat.

Under den kontinuerlige stope-prosessen storkner det smeltede metall rundt periferien til stopeform-veggen 14 når denne kjoles ved varmeovergang til den eksternt kjolte stopeform-overflaten, slik at den fremkomne blokk fra den nedre enden av stopeformen har et fast selv-bærende skall 25 selv om den sentrale del av kjernen 26 av den fremkomne blokk fremdeles er smeltet og fremkommer i nedad-rettet retning som et smeltet metall-bad med suksessivt minsket tverrsnitt. During the continuous stope process, the molten metal solidifies around the periphery of the stope form wall 14 as this cools by heat transfer to the externally cooled stope form surface, so that the resulting block from the lower end of the stope form has a fixed self-supporting shell 25 itself if the central part of the core 26 of the resulting block is still molten and appears in a downward direction as a molten metal bath with successively reduced cross-section.

Med andre ord så vil den fremkomne blokk ved hjelp av virkningen fra kjolesprayen, som tilfores gjennom spalte 22, suksessivt storkne i retning av sentrum inntil blokkens kjerne er fullstendig storknet ved et nivå 2 7. In other words, the resulting block, with the help of the action of the coat spray, which is supplied through slot 22, will successively solidify in the direction of the center until the core of the block is completely solidified at a level 2 7.

Anordningen som ovenfor er beskrevet er konvensjonell ved industriell direkte kokillestoping av aluminiumblokker. The device described above is conventional for industrial direct mold stopping of aluminum ingots.

Viktige fordeler med nærværende oppfinnelse består i at man Important advantages of the present invention are that one

har fremskaffet spesielle direkte kokillekjole-betingelser under stopeformen, og mer spesielt ved at man har fremskaffet to direkte kokillekjolings-områder som suksessivt tilbake-legges av den synkende blokk. have provided special direct mold skirting conditions during the stop mould, and more particularly in that two direct mold skirting areas have been provided which are successively covered by the sinking block.

Pen første av de direkte kokillekjøle-sonene fremkoimer tra støpeform-ens utløpsende i en forut bestemt avstand, og er betegnet med 28 The first of the direct mold cooling zones emerges from the outlet end of the mold at a predetermined distance, and is denoted by 28

i fig. 1. I denne sone blir vann dirigert til overflaten av blokken på en måte slik at man får en gjennomsnittlig varmeoverforingskoeffisient fra blokken, og som har en verdi som er tilstrekkelig til å holde blokkskallet 25 i fast tilstand, mens kjernen 26 forblir i smeltet tilstand gjennom den forste sonen. in fig. 1. In this zone, water is directed to the surface of the block in such a way as to obtain an average heat transfer coefficient from the block, which has a value sufficient to keep the block shell 25 in a solid state, while the core 26 remains in a molten state throughout the first zone.

I den andre direkte kokillekjole-sonen 30 blir en annen vanntilførsel dirigert på blokkoverflaten, og på en måte som gir en varmeoverforingskoeffisient fra blokkoverflaten til kjolevæsken og som i alt vesentlig er storre enn den gjennom- In the second direct mold skirt zone 30, another water supply is directed on the block surface, and in a way that gives a heat transfer coefficient from the block surface to the skirt liquid and which is substantially greater than the through-

snittlige varmeoverforingskoeffisient i den forste sonen. average heat transfer coefficient in the first zone.

I den anordning som er vist i fig. 1, så er den tilforte kjolemiddel-væske i den forste direkte kokillesone 28 en vannstrom som utkommer på blokkoverflaten fra kjblekappen 15 gjennom spalte eller spaltene 22. I en konvensjonell direkte kokillestope- In the device shown in fig. 1, then the added coolant liquid in the first direct mold zone 28 is a water stream that emerges on the block surface from the cooling jacket 15 through slot or slots 22. In a conventional direct mold stop-

form for vertikal stoping er spalten 22 anordnet for å rette sprayen mot blokkoverflaten til en vinkel på 30 til 45° i forhold til vertikalplanet, slik at til tross for fordampning så vil en vesentlig del av vannvolumet i form av væske komme i direkte kontakt med blokkoverflaten umiddelbart under blokk-stopeformen. I overensstemmelse med den i fig. 1 viste anordning , så er spal-ten 22 anordnet for å form of vertical stopping, the slot 22 is arranged to direct the spray towards the block surface at an angle of 30 to 45° in relation to the vertical plane, so that despite evaporation a significant part of the water volume in the form of liquid will come into direct contact with the block surface immediately below the block stop shape. In accordance with that in fig. 1 shown device, then the slot 22 is arranged to

rette en spray av vann mot blokken til en vinkel på 5 - 15°, fortrinnsvis ca. 10°, i forhold til vertikalplanet, og vann- direct a spray of water at the block at an angle of 5 - 15°, preferably approx. 10°, relative to the vertical plane, and water-

volumet ble også vesentlig redusert sammenlignet med kon- the volume was also significantly reduced compared to con-

vensjonell praksis. F.eks. kan vannvolumet som utkommer gjennom spalten 22 være ca. halvparten av det som konvensjonelt utkommer ved stoping av en blokk med bestemt storrelse. conventional practice. E.g. can the volume of water that comes out through the gap 22 be approx. half of what is conventionally produced by stopping a block of a certain size.

I sammenligning med konvensjonell praksis så vil den reduserte vinkel og det minskede volum av vannspray fra spalten 22 In comparison with conventional practice, the reduced angle and the reduced volume of water spray from the slot 22

vesentlig minske hastigheten av varmeoverforing fra blokk-overf laten umiddelbart under blokkstøpeformen og da spesielt substantially reduce the rate of heat transfer from the block surface immediately below the block mold and then especially

på grunn av at den reduserte vinkel hvormed sprayen treffer overflaten, så vil damp dekke blokkoverflaten, og dette hindrer kontakt mellom overflaten og spraydråpene. Ved horisontal stoping due to the reduced angle at which the spray hits the surface, steam will cover the block surface, preventing contact between the surface and the spray droplets. In case of horizontal stopping

(hvorved blokken fremkommer langs en horisontal linje fra stopeformen) så vil en liten innfallsvinkel ha en tendens til å oke kj.ole-eff ekti vi teten. Folgelig vil ved å anvende nær- (whereby the block emerges along a horizontal line from the stop shape) then a small angle of incidence will tend to increase the cooling effect. Consequently, by applying near-

værende oppfinnelse for horisontale stopeprosesser den forste kjblesonen bli kontrollert på andre måter, hvilket alternativt er beskrevet under henvisning til fig. 2 og 3. being an invention for horizontal stopping processes, the first cable zone can be controlled in other ways, which is alternatively described with reference to fig. 2 and 3.

For å fremskaffe en andre kjolesone så blir en vannring 32 plassert ved den nedre enden av tien forste kjolesone 28. Vann tilfores til vannringen 32 gjennom en innløpsledning 34, hvilken blir kontrollert ved hjelp, av en ventil 35. To provide a second dressing zone, a water ring 32 is placed at the lower end of the first dressing zone 28. Water is supplied to the water ring 32 through an inlet line 34, which is controlled by means of a valve 35.

En ringformet spalte 37 (eller ringformet rekke med åpninger), som omgir hele blokken, er anordnet i innerveggen til vannringen for å rette en vannstrom fra ringen på blokkoverflaten. Spalten 37 er anordnet for å rette vann på blokkoverflaten med An annular gap 37 (or annular series of openings), which surrounds the entire block, is arranged in the inner wall of the water ring to direct a stream of water from the ring onto the block surface. The gap 37 is arranged to direct water onto the block surface with

en vesentlig storre innfallsvinkel enn den for sprayen, og som ble dirigert av spalten 22. F.eks. kan spalten 3 7 anordnes for å rette vann på blokkoverflaten med en vinkel på 30 til 45°. Dessuten er vannvolumet, som dirigeres gjennom spalten 37, vesentlig storre enn det som utkommer gjennom spalten 2 2, og er tilnærmelsesvis lik det vannvolum som vanligvis rettes på blokkoverflaten ved den nedre enden av stopeformen som anvendes ved en konvensjonell direkte kokillestopings-prosess. På a significantly greater angle of incidence than that of the spray, and which was directed by the slot 22. E.g. the slot 3 7 can be arranged to direct water onto the block surface at an angle of 30 to 45°. Moreover, the volume of water which is directed through the slot 37 is substantially greater than that which exits through the slot 22, and is approximately equal to the volume of water which is usually directed onto the block surface at the lower end of the stop mold used in a conventional direct mold stop process. On

grunn av det faktum at vann utkommer fra ringen 32 på blokkoverflaten med storre volum og med en storre vinkel enn det vann som utkommer gjennom spalten 22,så er det en vesentlig storre hastighet på varmeoverforingen fra blokkoverflaten til det anvendte kjolemiddel enn i den forste sone 28. due to the fact that water emerges from the ring 32 on the block surface with a greater volume and at a greater angle than the water that emerges through the gap 22, there is a significantly greater rate of heat transfer from the block surface to the cooling agent used than in the first zone 28 .

Kjolebetingelsene som fås i områdene som suksessivt efterlates av den synkende blokk utgjor spesielt viktige trekk ved oppfinnelsen. Begynnende kjoling av det smeltede metallet inn-treffer i stopeformen og er tilstrekkelig til å fremkalle et tynt fast blokkskall, hvilket har en tykkelse som er tilstrekkelig til å motstå friksjonstrykkene mellom stopeformen og blokken. Ved fremgangsmåten ifolge oppfinnelsen kan kjolebetingelsene i stopeformen, f.eks. gi en gjennomsnittlig varme-overf oringskoef f isient fra aluminium til stopeformen på ca. 0,05 cal./cm<2>/sekund/°C. The wear conditions obtained in the areas successively left behind by the sinking block constitute particularly important features of the invention. Initial cooling of the molten metal occurs in the stop mold and is sufficient to produce a thin solid block shell, which has a thickness sufficient to withstand the frictional pressures between the stop mold and the block. In the method according to the invention, the dressing conditions in the stop shape, e.g. give an average heat transfer coefficient from aluminum to the stop shape of approx. 0.05 cal./cm<2>/second/°C.

Den gjennomsnittlige varmeoverforingskoeffisient fra blokken til kjolemiddelvæsken i sonen 28 holdes (ved passende kontroll av volum og/eller ved tilforsel av kjolemiddelvæske) på ca. The average heat transfer coefficient from the block to the coolant liquid in zone 28 is kept (by suitable control of volume and/or by the supply of coolant liquid) at about

en til seks ganger verdien for den gjennomsnittlige varmeovergangskoeffisienten i stopeformen, og denne er fortrinnsvis lik minst to ganger verdien for den gjennomsnittlige varmeovergangskoeffisienten i stopeformen, og ved stoping av aluminiumblokker er den fortrinnsvis 0,1 - 0,2 <q>al./cm<2>/sek./°C. one to six times the value of the average heat transfer coefficient in the stop mold, and this is preferably equal to at least twice the value of the average heat transfer coefficient in the stop mold, and in the case of stoping aluminum ingots, it is preferably 0.1 - 0.2 <q>al./cm <2>/sec./°C.

Som angitt er den herved erholdte kjoleintensiteten i den forste sonen slik at man holder blokkskallet"25 i fast tiistand, mens skallet får forbli ved relativt hoy temperatur. As indicated, the resulting wear intensity in the first zone is such that the block shell"25 is kept in a fixed state, while the shell is allowed to remain at a relatively high temperature.

I den andre direkte kokillekjolesonen 30 blir varmeovergangskoeffisienten fra blokkoverflaten til kjolemiddelvæsken holdt lik minst ca. 1 og en halv ganger verdien for den gjennomsnittlige varmeovergangskoeffisienten i den forste sonen 28, In the second direct mold dressing zone 30, the heat transfer coefficient from the block surface to the dressing fluid is kept equal to at least approx. 1 and a half times the value of the average heat transfer coefficient in the first zone 28,

og fortrinnsvis lik minst fem ganger verdien for den gjennomsnittlige varmeovergangskoef f i si enten i den forste sonen. Fortrinnsvis er koeffisienten for varmeovergangen fra blokk-over f laten til kjolemiddelvæsken i den andre sonen 30 minst 0,5 cal./cm /sek./°C, dvs. ca. lik eller storre enn over-gangskoeffisienten for blokk-kjolemiddel, og som fås umiddelbart under stopeformen i konvensjone&le prosesser for direkte kokillestoping av aluminiumblokker. and preferably equal to at least five times the value of the average heat transfer coefficient f i si either in the first zone. Preferably, the coefficient for the heat transfer from the block surface to the coolant liquid in the second zone 30 is at least 0.5 cal./cm/sec./°C, i.e. approx. equal to or greater than the transition coefficient for block dressing agent, and which is obtained immediately during the stop mold in conventional processes for direct mold stoping of aluminum ingots.

Ved fremgangsmåten ifblge oppfinnelsen er den andre direkte kokillekjblingssonen 30 plassert i tilgrensning til nivået 27, hvor kjernen til den fremkomne blokk er fullstendig stbrknet. Vannet fra spalten 37 stbber fortrinnsvis på overflaten til In the method according to the invention, the second direct mold coupling zone 30 is placed adjacent to the level 27, where the core of the resulting block is completely broken. The water from the slot 37 sticks preferably on the surface to

den synkende blokk ved et nivå som er over nivået for bunnen til badet 27, hvorved avstanden er lik ca. 1/6 av minimums-tverrsnittet (i dette tilfelle diameteren) til blokken. the sinking block at a level which is above the level of the bottom of the bath 27, whereby the distance is equal to approx. 1/6 of the minimum cross-section (in this case the diameter) of the block.

Nivået i den andre sonen hvor kjolemidlet treffer på blokk-overflaten bor ha en avstand fra bunnen av det smeltede metall-badet som er lik og ikke mer enn ca. 1/4 av minimums-tverrsnittet til blokken, og fortrinnsvis bor det nevnte nivå ligge over bad-bunnen. Blokken blir gjenstand for >en brå bkning i kjbleintensitet når den passerer fra den forste kjolesone 28 til den andre kjolesone 30, ved hvilket nivå kjernen størkner fullstendig. The level in the second zone where the dressing agent hits the block surface must have a distance from the bottom of the molten metal bath that is equal to and no more than approx. 1/4 of the minimum cross-section of the block, and preferably the said level should lie above the bath floor. The block is subject to an abrupt bend in core intensity as it passes from the first mantle zone 28 to the second mantle zone 30, at which level the core solidifies completely.

For en blokk med en bestemt dimensjon og sammensetning, så er dybden av ameltebadet. 26 under stopeformen avhengig av kjble-betingelsene og hastigheten til blokken. På grunn av den reduserte kjbleintensitet i den forste sone 28, så er smelte-badets dybde storre for en bestemt stbpehastighet ved fremgangsmåten ifblge nærværende oppfinnelse enn ved konvensjonelle direkte kokillestdpe-prosesser. Stopehastigheten kan altså bli storre med nærværende fremgangsmåte enn det som hittil har vært mulig til tross for ytterligeré okning av bad-dybden. For a block with a specific dimension and composition, the depth of the amelte bath is 26 during the stop shape depending on the kjble conditions and the speed of the block. Due to the reduced boiling intensity in the first zone 28, the depth of the melt bath is greater for a certain step speed in the method according to the present invention than in conventional direct die casting processes. The stopping speed can thus be greater with the present method than has been possible up to now, despite a further increase in the bath depth.

I anordningen, som vises i fig. 1 ,er vannringen 32 plassert til-grensende til nivået hvor kjernen fullstendig storkner. Som man vil forstå av tidligere nevnte diskusjon, så er denne po-sisjon for vannringen bestemt inter alia ved stopehastigheten. Med okning i stopehastigheten er vannringen plassert ytterligere lenger ned under stopeformen, slik at man får det onskede forhold mellom den andre kjolesonen og den nedre enden til badet In the device shown in fig. 1, the water ring 32 is located adjacent to the level where the core completely solidifies. As will be understood from the previously mentioned discussion, this position of the water ring is determined inter alia by the stopping speed. With an increase in the stopping speed, the water ring is placed further down below the stopping shape, so that the desired relationship between the second skirt zone and the lower end of the bath is obtained

(nivå 27) . (level 27) .

Nærværende oppfinnelse muliggjor produksjon av sprekkfrie blokk hvorved man anvender hoyere stopehastigheter enn de som er oppnåelige med tidligere fremgangsmåter. Denne fordel får man på grunn av at nærværende fremgangsmåte avstedkommer en hoy kjblehastighet ved blokkoverflaten og ved nivået hvor kjernen storkner. Den hoye kjolehastigheten ved overflaten ved dette nivå er et resultat av den bkte tilforsel av kjolemiddel i den andre kjolesonen sammen med en relativt hoy overflate-temperatur for blokken, og som er et resultat av lav kjbleintensitet i den forste sonen. Ved å avstedkomme en hoy kjblehastighet på overflaten ved nivået for kjerne-stbrkningen, så reduseres differansen av kontraksjonshastighetene mellom kjernen og blokkperiferien ved dette nivå, og The present invention enables the production of crack-free blocks whereby higher stopping speeds are used than those achievable with previous methods. This advantage is obtained due to the fact that the present method results in a high cutting speed at the block surface and at the level where the core solidifies. The high wear rate at the surface at this level is a result of the bent supply of wear agent in the second wear zone together with a relatively high surface temperature for the block, which is a result of low wear intensity in the first zone. By producing a high shear rate on the surface at the level of core strengthening, the difference in contraction rates between the core and the block periphery at this level is reduced, and

folgelig reduseres trekkspenningene mellom kjernen og periferien, som forårsaker sentrums-sprekking ved direkte kokillestbpinj av aluminiumblokker. Spesielt er stopehastigheten ved nærværende fremgangsmåte ikke begrenset av de konvensjonelle krav som stilles for å unngå sentrum-sprekking, og som sier at bad-dypet under stbpeformens utlbpsende ikke skal være storre enn minimumstverrsnittet til blokken. consequently, the tensile stresses between the core and the periphery, which cause center cracking in direct die casting of aluminum ingots, are reduced. In particular, the stopping speed in the present method is not limited by the conventional requirements set to avoid center cracking, which state that the depth of the bath below the outlet end of the block mold must not be greater than the minimum cross-section of the block.

D a den ovenfor beskrevne fremgangsmåten er en enkel måte å avstedkomme relativt lav kjblingsintensitet i den forste direkte kokillekjblesonen, så kan det samme resultat oppnås ved å anvende vann i form av tåkespray, som består av vanndråper som fores med luften, til blokkoverflaten umiddelbart under stopeformen, og der i den forste sonekjblingen. Alternativt kan en pulserende (dvs. intermittent) vannstrom rettes på blokkoverflaten ved bunnen av "stopeformen. As the above-described method is a simple way to achieve relatively low quenching intensity in the first direct die quenching zone, the same result can be achieved by applying water in the form of a mist spray, consisting of water droplets that are carried with the air, to the block surface immediately below the stop mold , and there in the first zone connection. Alternatively, a pulsating (ie intermittent) stream of water can be directed onto the block surface at the base of the "stope mould.

Fig. 2 viser en alternativ utforelsesform av stopeform-konstruk-sjonen, og som er anordnet for å gi en forste sone med lav intensitet ved direkte kokillekjoling ved prosessen ifblge nærværende oppfinnelse. Denne apparatur omfatter en stbpe-form 40, som har en vannkappe 42 for kjoling av stopeform-veggen. Fig. 2 shows an alternative embodiment of the stopeform construction, which is arranged to provide a first zone with low intensity by direct mold dressing in the process according to the present invention. This apparatus comprises a stope mold 40, which has a water jacket 42 for dressing the stope mold wall.

En sirkelformet baffel 44 i kappen 42 retter vannet gjennom A circular baffle 44 in the casing 42 directs the water through

et innsnevret ringformet rom 45 for å bevirke den bnskede kjoling av stopeformen. Ved den nederste enden av rommet 45 åpner dette seg til et ring^formet kammer 46, hvori det er montert en ring 48, under hvilket det befinner seg et andre rundt kammer 50. Hoveddelen av vannet, som innkommer til kammeret 46, går ut gjennom flere utlbps-kanaler 52. En mindre del av vannet i kammeret 46 vil imidlertid innkomme til det andre kammeret 50 gjennom flere huller 54 i ringen 48. Hullene 54 er meget mindre i diameter enn utlbps-kanalene<1>52. Vannet fra kammeret 50 går ut i form av fine dråper, som stbter sammen med blokken som fremkommer fra stopeformen gjennom en rund spalte 56 (eller en rund rekke åpninger eller slisser.). Et luft-grenrbr 58 er montert direkte nedenfor kammeret 50, a narrowed annular space 45 to effect the desired dressing of the stopper shape. At the lower end of the space 45, this opens to a ring-shaped chamber 46, in which a ring 48 is mounted, below which there is a second round chamber 50. The main part of the water, which enters the chamber 46, exits through several outlet channels 52. A smaller part of the water in the chamber 46 will, however, enter the second chamber 50 through several holes 54 in the ring 48. The holes 54 are much smaller in diameter than the outlet channels<1>52. The water from the chamber 50 exits in the form of fine droplets, which fall together with the block emerging from the stop mold through a round slot 56 (or a round series of openings or slits.). An air manifold 58 is mounted directly below the chamber 50,

og kommuniserer med dette gjennom flere hull 60, som alle har samme diameter, og som er plassert på samme måte som hullene 54. Luft under trykk kommer inn i grenrbret gjennom kanalene 61 og strommer oppover inn i kammeret 50 gjennom hullene 60. Denne luft blandes med vann i kammeret 50, og luft-vann-blandingen blir drevet ut gjennom spalten 56 som en tåke bestående av fine dråper av vann, og som medfblger luftstrømmen. En del av disse dråper fordampes ved oppvarming av blokken, hvorved man får et sjikt av damp rundt blokken, and communicates with this through several holes 60, all of which have the same diameter, and which are positioned in the same way as the holes 54. Air under pressure enters the manifold through the channels 61 and flows upwards into the chamber 50 through the holes 60. This air is mixed with water in the chamber 50, and the air-water mixture is driven out through the gap 56 as a mist consisting of fine droplets of water, which accompanies the air flow. A part of these droplets evaporates when the block is heated, whereby a layer of steam is obtained around the block,

og som resulterer i at blokken blir kjblt med en lavere hastighet enn når den er gjenstand for en stadig strbm av flytende vann som stbter på blokkoverflaten. Kjbleintensiteten kan lett kontrolleres ved å regulere tilfbrselen av luft til grenrbret 58. and which results in the block being heated at a lower speed than when it is subject to a constant stream of liquid water falling on the block surface. The shaking intensity can be easily controlled by regulating the supply of air to branch board 58.

I ett utfbrelseseksempel av apparaturen, som er vist i fig. 2, har stopeformen et dyp på 12,6 cm for stoping av en aluminiumblokk med 15,2 cm diameter, og hvorved den radielle dimensjonen til åpningen45 ;var3 mm. Seks vannutlopskanaler 52 og luft-innlopskanaler 61 ble jevnt plassert rundt stopeformen. Hullene 54 og 60, hvorved hvert hull har en diameter på 1,5 mm, ble plassert rundt stopeformens periferi med 6 mm avstand. In one embodiment of the apparatus, which is shown in fig. 2, the stop mold has a depth of 12.6 cm for stopping an aluminum block with a diameter of 15.2 cm, whereby the radial dimension of the opening 45 was 3 mm. Six water outlet channels 52 and air inlet channels 61 were evenly spaced around the stop mold. Holes 54 and 60, each hole having a diameter of 1.5 mm, were placed around the periphery of the stop mold at 6 mm intervals.

Den ringformede sliss 56 har en åpning på 0,75 - 1,5 mm. The annular slot 56 has an opening of 0.75 - 1.5 mm.

En fordel med systemet, som er vist i fig. 2, er lettheten hvormed kjolebetingelsene kan varieres over et vidt område med forskjellig kjolestyrke, selv om også stopeprosessen på-går, ved å regulere lufttilførselen til grenroret, og hvorved man forandrer forholdet luft-til-vann. An advantage of the system, which is shown in fig. 2, is the ease with which the dressing conditions can be varied over a wide area with different dressing strength, even if the stopping process is also ongoing, by regulating the air supply to the branch rudder, and by which the air-to-water ratio is changed.

\En ytteligere alternativ anordning for å avstedkomme den forste kjolesonen i nærværende fremgangsmåte kan illustreres i fig. 3. Denne anordning er avpasset for å gi et. pulsert vannutldp fra den nedre enden av stopeformen og overflaten til den fremkomne blokk. Apparaturen ifblge fig. 3 omfatter en sirkelformet stopeforms-vegg 64, og en kjblekappe 66. A further alternative arrangement for producing the first dress zone in the present method can be illustrated in fig. 3. This device is adapted to provide a. pulsed water discharge from the lower end of the stop mold and the surface of the resulting block. The apparatus according to fig. 3 comprises a circular stopeform wall 64, and a casing 66.

Vann rettes ved hjelp av en baffel 68 gjennom et rundt rom 70, hvilket omgir den ytre overflaten til stopeforms-veggen. Rommet 70 har et innsnevret utlbp 74 Ved sin nedre ende. Water is directed by means of a baffle 68 through a circular space 70, which surrounds the outer surface of the stopeform wall. The chamber 70 has a narrowed outlet 74 at its lower end.

Vann som strommer ut fra utlbpet 74 følger normalt den utvendige kurve-vegg^overflaten slik at vannet uttbmmes i en retning bort fra blokkoverflaten 12. Water flowing out from the outlet 74 normally follows the outer curved wall surface so that the water is discharged in a direction away from the block surface 12.

En krave 78 er formet akkurat under utlbpet 74 og en ytterligere kort vertikal del 80 utstrekker seg nedover fra kravel 78. Under overflatedelen 80 skråner stopeformens ytre overflate nedover og innover mot blokken, hvilket er vist ved 81, til den nedre enden av stopeformen. A collar 78 is formed just below the lip 74 and a further short vertical portion 80 extends downwardly from the collar 78. Below the surface portion 80, the outer surface of the stop mold slopes downward and inward toward the block, which is shown at 81, to the lower end of the stop mold.

Midler er fremskaffet for å avlede vannstrbmmen fra en over-flatedel 75 til overflaten 31,hvorved vannet rettes mot blokkoverflaten. For dette formål anvendes et rundt kammer 83 med horisontale hull 84, hvilke har åpninger ved et nivå som ligger litt under kraven 78. Disse hull 84 er små, f.eks. Means are provided to divert the water stream from a surface part 75 to the surface 31, whereby the water is directed towards the block surface. For this purpose, a round chamber 83 is used with horizontal holes 84, which have openings at a level slightly below the collar 78. These holes 84 are small, e.g.

1,5 mm i diameter. 1.5 mm in diameter.

Vann eller luft tilfores kammeret 83 gjennomen rorledning 86 med én kontrollventil 87, hvilken kan manovreres elektrisk og være selv-regulerende ved hjelp av en tidsinstilt anordning 88, og som gir intermittent tilforsel av væske til kammeret 83Water or air is supplied to the chamber 83 through a rudder line 86 with one control valve 87, which can be operated electrically and be self-regulating by means of a timed device 88, and which provides an intermittent supply of liquid to the chamber 83

Når ventilen 87 er åpen, så strommer væsken gjennom hullene 84 When the valve 87 is open, the liquid flows through the holes 84

og reagerer med hovedstrommen av vann som strommer ut gjennom utlbpet 74,på en slik måte at hovedstrommen av vann bbyes mot overflaten 81. Ved å lukke ventilen 87 avtar den nbdvendige væskestrbm gjenom hullene 84, og vannet strommer ned over overflaten 75. Utsparingen, som dannes av kraven 78, utluftes til atmosfæren gjennom små kanaler 90 for at man skal være sikker på at den vesentlige mengde av vannstrbmmen ikke forblir festet til overflaten 81 (på grunn av den såkalt Coanda-effekten) efter at den avbbyende kraften til den sekundære væskestrbmmen er borttatt. Den tidsinstilte anordningen 88 regulerer varigheten og frekvensen for tilforsel av vann til blokkoverflaten. and reacts with the main flow of water flowing out through the outlet 74, in such a way that the main flow of water is deflected towards the surface 81. By closing the valve 87, the necessary liquid flow through the holes 84 decreases, and the water flows down over the surface 75. The recess, which formed by the collar 78, is vented to the atmosphere through small channels 90 in order to ensure that the significant amount of the water stream does not remain attached to the surface 81 (due to the so-called Coanda effect) after the deflecting force of the secondary liquid stream is removed. The timed device 88 regulates the duration and frequency of supplying water to the block surface.

Som et ytterligere eksempel på oppfinnelsen så kan stopeformen være plassert umiddelbart over en fordypning som er fylt med vann, og gjennom hvilken den fremkomne blokk synker, hvorved fordypningen og stopeformen er slik anordnet at blokken stbter på vannet når den fremkommer fra stopeformen. Oppvarmingen av blokken fordamper vann, som danner en kappe eller barriére av damp rundt den synkende blokken. Innenfor fordypningen, og plassert under utlbpsenden til stopeformen, As a further example of the invention, the stop mold can be placed immediately above a recess which is filled with water, and through which the resulting block sinks, whereby the recess and the stop mold are arranged so that the block rests on the water when it emerges from the stop mold. The heating of the block evaporates water, which forms a mantle or barrier of steam around the sinking block. Within the recess, and located below the outlet end of the stop mold,

er det anordnet en vannring (lik ring 32 fra fig. 1), hvilken retter jet-strålen av vann mot blokkoverflaten. Disse jet-stråler slår gjennom.dampbarriéren og forårsaker direkte kontakt mellom blokkoverflaten og vannet i væskeform. I en slik anordning er den forste kjolesone en del av blokkens vei mellom utlbpsenden til stopeformen og vannringen; i denne sone forårsaker dampbarriéren en relativt lav kjbleeffekt. Den andre kjolesonen fås ved vannringen, som bevirker kjoling ved hbyere intensitet ved at den skaper kontakt mellom blokk-overf laten og vannet. Anordningen av apparaturen er a water ring (similar to ring 32 from Fig. 1) is arranged, which directs the jet of water towards the block surface. These jets break through the vapor barrier and cause direct contact between the block surface and the water in liquid form. In such an arrangement, the first wear zone is part of the block's path between the outlet end of the stop mold and the water ring; in this zone, the vapor barrier causes a relatively low heating effect. The second dressing zone is obtained at the water ring, which causes dressing at a higher intensity by creating contact between the block-over lath and the water. The arrangement of the apparatus is

hovedsakelig som vist i fig. 1, bortsett fra at vannet, som strommer ut gjennom spalten 22,er sloyfet, og at rommet som omgir den synkende blokk og sete 18 er omgitt av vann i stedet for luft. substantially as shown in fig. 1, except that the water, which flows out through the slot 22, is sloyfed, and that the space surrounding the sinking block and seat 18 is surrounded by water instead of air.

Ved utforeisen av den beskrevne oppfinnelsen med henvisning til fig. 1 - 3 er den forste kjolesone anvendt på et enkelt sted. For stopeprosesser med meget hoy hastighet er det onskelig å anvende kjolemidlet på en blokk i den forste direkte kjolesonen ved hjelp av forskjellige vertikale stillinger for å bibeholde et storknet blokk-skall. In carrying out the described invention with reference to fig. 1 - 3 is the first dress zone applied to a single location. For very high speed stopping processes, it is desirable to apply the dressing agent to a block in the first direct dressing zone using different vertical positions to maintain a solidified block shell.

Virkningen til nærværende fremgangsmåte med hensyn til å redusere de ulike kjblehastighetene mellom kjernen og periferien til blokken ved stedet der kjernestorkning finner sted, er illustrert i fig. 4 og 5, hvilke viser temperaturen på forskjellige punkter plassert radielt utover fra kjernen til en blokk, og som funksjon av den tiden det tar for å fremkomme fra en stopeform. Som figurene viser refererer tallet seg til blokk som er stbpt ifblge nærværende fremgangsmåte hhv. ved hjelp av konvensjonell direkte kokillestbpings-prosess. The effect of the present method in reducing the various velocities between the core and the periphery of the block at the location where core solidification takes place is illustrated in fig. 4 and 5, which show the temperature at various points located radially outward from the core of a block, and as a function of the time it takes to emerge from a stope shape. As the figures show, the number refers to a block that has been constructed according to the present procedure or using conventional direct mold reading process.

Begge blokkene var 15 cm i diameter, de var sylindriske og stbpt av aluminiumlegering som her blir betegnet AA6063 av Aluminium Association, og hvorved stopehastigheten var 23 cm pr. minutt. Blokktemperaturene ble målt ved termokoblinger som var innplantet i blokken i horisontalplanet og med forskjellige avstander fra kjernen. Both blocks were 15 cm in diameter, they were cylindrical and stbpt of aluminum alloy which is here designated AA6063 by the Aluminum Association, and whereby the stopping speed was 23 cm per second. minute. The block temperatures were measured by thermocouples that were implanted in the block in the horizontal plane and at different distances from the core.

Fig. 4 og 5 viser kurvene A, B, C, D og E som viser tempera-turene målt av respektive termoelementer, hvilke er plassert i avstander på hhv. 19 mm, 25 mm, 38 mm, 50 mm og 75 mm fra blokkens ytre overflate. Kjblehastighetene på disse stedene blir sammenlignet i fig. 4 og 5, i et intervall i hvilket temperaturen til kjernen av blokken (kurve E) ble redusert fra 650 til 600°C, dvs. temperatur-områder som ligger rett under temperaturen hvorved kjernen storkner. Fig. 4 and 5 show the curves A, B, C, D and E which show the temperatures measured by respective thermocouples, which are placed at distances of 19 mm, 25 mm, 38 mm, 50 mm and 75 mm from the outer surface of the block. The cable velocities at these locations are compared in fig. 4 and 5, in an interval in which the temperature of the core of the block (curve E) was reduced from 650 to 600°C, i.e. temperature ranges that lie just below the temperature at which the core solidifies.

Blokken fra fig. 4 ble stbpt i henhold til nærværende oppfinnelse ved å anvende anordningen ifblge fig. 1, med vannringen The block from fig. 4 was stbpt according to the present invention by using the device according to fig. 1, with the water ring

32 plassert 75 mm under utlbpsenden til stopeformen, og 32 placed 75 mm below the outlet end of the stop mould, and

med vann som strommer ut fra stopeformens sliss 22 med en hastighet på ca. 30 liter pr. minutt og fra vannringen med en hastighet på 160 liter pr. minutt. Som vist i fig. 4 var, når blokkens kjerne (kurve E) begynte å kjole gjennom temperaturområdet 650 - 600°C, temperaturen til blokkens periferi, hvilken ble målt ved hjelp av det ytterste termoelement (kurve A) ca. 300°C, og temperaturen som ble målt med den siste termokoblingen minsket med 25° på grunn av at kjernen ble kjblt 50° nemlig fra 650 til 600°C. Folgelig er forholdet mellom den perifere kjolehastigheten og kjolehastigheten til kjernen under den sistnevnte periode ca. 0,5. with water flowing out from the slot 22 of the stopper mold at a speed of approx. 30 liters per minute and from the water ring at a rate of 160 liters per minute. As shown in fig. 4, when the block's core (curve E) began to cool through the temperature range 650 - 600°C, the temperature of the block's periphery, which was measured using the outermost thermocouple (curve A) was approx. 300°C, and the temperature measured with the last thermocouple decreased by 25° because the core was heated 50°, namely from 650 to 600°C. Consequently, the ratio between the peripheral dress rate and the dress rate of the core during the latter period is approx. 0.5.

Blokken, som representeres av fig. 5, ble stbpt efter konvensjonell fremgangsmåte ved å anvende maksimal kjbleintensitet umiddelbart under stopeformen og hovedsakelig over stedet for kjernestorkning. I dette tilfelle ble, når kjernen begynte å kjole gjennom 650 - 600°C temperaturområdet (kurve E), blokkens periferi-temperatur under 250°C (kurve A i fig. 5), og mens blokk-kjernen ble avkjblt fra 650 til 600°C ble blokkens periferi avkjblt bare med 10°C. Folgelig var i dette tilfelle forholdet mellom kjolehastigheten for blokkens periferi og blokkens kjerne 0,2. The block, which is represented by fig. 5, was stamped according to the conventional method by applying maximum kneading intensity immediately below the stop mold and mainly above the place of core solidification. In this case, when the core started to cool through the 650 - 600°C temperature range (curve E), the block's periphery temperature was below 250°C (curve A in Fig. 5), and while the block core was cooled from 650 to 600 °C, the block's periphery was cooled by only 10°C. Consequently, in this case the ratio between the dressing speed for the periphery of the block and the core of the block was 0.2.

Nærværende fremgangsmåte reduserer i betydelig grad ulikheten med hensyn til kjblehastighetene mellom kjernen og periferien til en blokk, og det ved et nivå hvor blokk-kjernen akkurat var stbrknet fullstendig, og hvorved blokken ble kjblt gjennom temperaturområdet 650 - 600°C. Den konvensjonelt stbpte blokk fra fig. 5 oppviste alvorlige sentrums-sprekker, mens blokken fra fig. 4, som var stbpt ifblge nærværende fremgangsmåte, var hel og sprekkfri. The present method significantly reduces the disparity with regard to the quenching rates between the core and the periphery of a block, and that at a level where the core of the block was just completely steel broken, and whereby the block was quenched through the temperature range of 650 - 600°C. The conventionally stamped block from fig. 5 showed serious central cracks, while the block from fig. 4, which was stiffened according to the present procedure, was intact and free of cracks.

EKSEMPEL 1 EXAMPLE 1

En blokk ble stbpt med en hastighet på 23 cm pr. minutt med en vannstrom gjennom stopeformens kjblekappe ved en hastighet på 90 liter pr. minutt og en vannhastighet på 68 liter pr. minutt gjennom vannringen under stopeformen, og som var plassert 7,5 cm under den nedre del av stopeformen. Den forste sonekjoling fikk man ved å rettei pulserende vannstrøm (et sekund på og to sekunder av) på blokkoverflaten umiddelbart under stopeformen. Blokken ble funnet å være fri for sentrums-sprekker, skjont den hadde separate overflate-sprekker. A block was stbpt at a speed of 23 cm per minute with a stream of water through the stop mold's cable jacket at a rate of 90 liters per minute. minute and a water rate of 68 liters per minute through the water ring under the stop mould, and which was placed 7.5 cm below the lower part of the stop mould. The first zone dressing was obtained by directing a pulsating water flow (one second on and two seconds off) on the block surface immediately below the stope mold. The block was found to be free of center cracks, although it had separate surface cracks.

En annen blokk ble stbpt ved hjelp av samme fremgangsmåte, bortsett fra at den forste sonekjoling ble foretatt ved å rette vann-luft-blanding (ca. 23 liter pr. minutt vann i blanding med luft) på blokkoverflaten umiddelbart under stopeformen, og vannringen var plassert 8,8 cm under den nedre del av stopeformen. Den resulterende blokken var sprekkfri over det hele. Another block was stbpt using the same procedure, except that the first zone dressing was done by directing a water-air mixture (about 23 liters per minute of water mixed with air) on the block surface immediately below the stope mold, and the water ring was placed 8.8 cm below the lower part of the stop mould. The resulting block was crack free throughout.

EKSEMPEL 2 EXAMPLE 2

En blokk ble stopt med en hastighet på 23 cm pr. minutt i en stopeform av den type som er vist i fig. 1, hvorved forste sonekjoling ble foretatt ved å la vann renne ut fra stopeformen med en hastighet på 30 liter pr. minutt gjennom en spalte, som var anordnet for å rette vannet på blokkoverflaten med en vinkel på 10° i forhold til vertikalplanet. Vannringen som fremskaffet den andre sonekjolingen var plassert IO cm under stopeformen. Blokken var over det hele sprekkfri. A block was stopped at a speed of 23 cm per second. minute in a stope form of the type shown in fig. 1, whereby the first zone dressing was carried out by letting water flow out of the stop mold at a rate of 30 liters per minute through a slit, which was arranged to direct the water onto the block surface at an angle of 10° to the vertical plane. The water ring which provided the second zone dressing was located 10 cm below the stope mold. The block was completely crack-free.

En annen blokk, som var fri for sprekker, ble stopt med samme hastighet i den samme apparatur, og med vannringen plassert 7,5 cm under stopeformen og med en vannstroms-hastighét på 36 liter pr. minutt gjennom, spalten, som avstedkom den forste sonekjolingen, og med en hastighet på 160 liter pr. minutt gjennom vannringen. Another block, which was free of cracks, was stopped at the same speed in the same apparatus, and with the water ring placed 7.5 cm below the stop mold and with a water flow rate of 36 liters per second. minute through, the gap, which produced the first zone dressing, and at a rate of 160 liters per minute through the water ring.

EKSEMPEL 3 EXAMPLE 3

Ved å anvende apparaturen fra eksempel 2, men med vannringen plassert 17,5 cm under stopeformen, så ble en blokk stopt med en hastighet på 30 cm pr. minutt. Vannet til den forste sonekjolingen kom ut gjennom 10°-spalten med en hastighet på 45 liter pr. minutt, og vannet fra vannringen utkom med en hastighet på 160 liter pr. minutt. Blokken var over det hele fri for sprekker. By using the apparatus from example 2, but with the water ring placed 17.5 cm below the stop mould, a block was stopped at a speed of 30 cm per second. minute. The water for the first zone dressing came out through the 10° gap at a rate of 45 liters per minute, and the water from the water ring came out at a rate of 160 liters per minute. minute. The block was generally free of cracks.

I motsetning til foregående eksempler så oppviste blokker av samme legering, dimensjoner og form, samt stopt ved en In contrast to previous examples, blocks of the same alloy, dimensions and shape were shown, as well as stopped at one

. konvensjonell fremgangsmåte og ved anvendelse av en enkel direkte kokillekjolesone,under stopeformen, alvorlige sentrums-sprekker med stopehastigheter på 22,5 cm og 3o cm pr. minutt, skjont sprekk-frie blokker ble fremstilt efter denne konvensjonelle fremgangsmåte ved stopehastigheter på 15 cm pr. minutt. Lignende blokker, som ble stopt under pulserende vann-kjoling og med avtorking av det direkte kokille-kjolemidlet 5 cm under stopeformen, men uten bruk av en andre direkte . conventional method and using a simple direct mold skirt zone, during the stop mould, severe center cracks with stop speeds of 22.5 cm and 30 cm per minute, although crack-free blocks were produced according to this conventional method at stopping speeds of 15 cm per minute. minute. Similar blocks, which were stopped under pulsating water dressing and with wiping of the direct mold dressing agent 5 cm below the stop mold, but without the use of a second direct

kokillekjolesone med hoy intensitet, så fikk man også alvorlige sentrums-sprekker med stopehastighet på 22,5 cm pr. minutt. mold skirt zone with high intensity, then you also got serious central cracks with a stopping speed of 22.5 cm per minute.

Claims

1. Procedure for continuous mold casting of altuninj uinhlokker / where the block that is taken out of the mold is cooled relatively slowly in a first zone and is then subjected to a relatively rapid cooling in a subsequent zone, characterized in that the subsequent cooling zone is arranged at a distance from the bottom of the molten metal, which does not exceed 1/4 of the block's smallest cross-sectional dimension.

2. Method according to claim 1, characterized in that coolant in the subsequent zone is supplied at a level that lies above the bottom of the molten metal pond, preferably at a distance of 1/6 of the block's minimum cross-section.

3 Method according to claim 1 or 2, characterized in that the coolant is supplied to the surface of the block at more than one level in the first cooling zone.