DE3200104A1 - METHOD AND DEVICE FOR CASTING AN ALLOY - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR CASTING AN ALLOY

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DE3200104A1
DE3200104A1 DE19823200104 DE3200104A DE3200104A1 DE 3200104 A1 DE3200104 A1 DE 3200104A1 DE 19823200104 DE19823200104 DE 19823200104 DE 3200104 A DE3200104 A DE 3200104A DE 3200104 A1 DE3200104 A1 DE 3200104A1
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007Treatment of the fused masses in the supply runners

Description

Anmelder: Abex Corporation,Applicant: Abex Corporation,

530 Fifth Avenue, New York530 Fifth Avenue, New York

Verfahren und Vorrichtung zum Gießen einerMethod and apparatus for casting a

Legierungalloy

Die Erfindung bezieht sich auf Gießmetalle, die mit nennenswerten Beträgen von schnell oxydierenden Elementen legiert sind, wie z.B. Aluminium, Titan, Zirkonium und andere. Das Zusetzen solcher Elemente in nennenswerten Beträgen kann die Eigenschaften von Gußstücken bedeutend verbessern, insbesondere die warmfesten Eigenschaften. Er kann auch die Verminderung des Gehaltes solcher kritischen Elemente erlauben, wie Chrom in rostfreien Stählen oder warmfesten Legierungen. Wenn aber der Prozentsatz etwa mehr als 1% (Gewichtsprozent) beträgt, ist es in vielen Fällen erforderlich, in Vakuum zu gießen, um eine oxydierende Atmosphäre auszuschließen.The invention relates to casting metals that are alloyed with significant amounts of rapidly oxidizing elements such as aluminum, titanium, zirconium and others. Adding such elements in appreciable amounts can prevent the Significantly improve the properties of castings, especially the heat-resistant properties. He can also decrease the content of such critical elements as chromium in stainless steels or heat-resistant alloys. However, if the percentage is approximately more than 1% (weight percent), it is necessary in many cases to be in a vacuum pour to exclude an oxidizing atmosphere.

In Gegenwart von Sauerstoff beeinträchtigt das leicht oxydierende Element die Gießbarkeit; es bildet Schlacke und nichtmetallische Einschlüsse in der Oberfläche und innerhalb des Gußstückes, was die Qualität des fertigen Gegenstandes vermindert und diesen tatsächlich als Gußstück unannehmbar macht, das im Betrieb wahrscheinlich versagt.In the presence of oxygen, the easily oxidizing element impairs castability; it forms slag and non-metallic Inclusions in the surface and within the casting, which reduce the quality of the finished article and actually makes it unacceptable as a casting that is likely to fail in service.

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Das Vakuumgießen ist teuer und hat eine Grenze hinsichtlich der Gußstückgröße. Wenn das Vakuumgießen nicht ausgeführt werden kann oder eine entsprechende Vorrichtung nicht verfügbar ist, kann der Vorteil des höheren Betrages des oxydierbaren Elementes hinsichtlich einer Anzahl von Eigenschaften der Legierung nicht erreicht werden.Vacuum casting is expensive and has a casting size limit. When the vacuum casting is not performed can be or an appropriate device is not available, the advantage of the higher amount of the oxidizable Element cannot be achieved in terms of a number of properties of the alloy.

Wenn weiterhin sogar Bruchteile eines Prozentes solcher Elemente, z.B. Ti oder Cr zugefügt werden, beträgt der Anteil des Legierungszusatzes, der in dem Gußstück normalerweise wieder erhalten wird, 70 bis 40% des zugefügten Betrages und manchmal sogar noch weniger, so daß übermäßige Beträge normalerweise zugesetzt werden müssen, um den gewünschten Restanteil zu erhalten. Mit den annehmenden Kosten für diese Materialien ist ein ungünstiger Kosteneinfluß gegeben. Zusätzlich sind Schwierigkeiten in der Erzielung des optimalen Anteiles dieser Elemente in den Legierungen anzutreffen, und zwar gemäß der Ungewißheit in dem Bestimmen bzw. Entstehen der Verluste. Ferner ist der Restanteil dieser Elemente häufig in Form von makroskopischen Oxydeinschlüssen gegeben, in welcher Form das betreffende Element nicht die gewünschte Verbesserung in den Eigenschaften vorsieht.If even fractions of a percent of such elements, e.g. Ti or Cr, are added, the proportion is of the alloy additive normally recovered in the casting, 70 to 40% of the amount added and sometimes even less, so that excessive amounts must usually be added to make up the desired balance to obtain. With the assuming cost of these materials, there is an adverse cost impact. Additionally difficulties are encountered in achieving the optimum proportion of these elements in the alloys, and according to the uncertainty in the determination or origin of the losses. Furthermore, the remainder of these elements is common given in the form of macroscopic oxide inclusions, in which form the element in question is not the desired one Provides improvement in properties.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, daß nennenswerte Beträge eines schnell oxydierbaren Elemen-An object of the invention is to enable significant amounts of a rapidly oxidizable element

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tes in ein Gußstück eingebracht bzw. mit diesem legiert werden kann, wobei das Gußstück bei Umgebungstemperatur und gewöhnlichen Gießereibedingungen gegossen wird, während die beeinträchtigende Oxydationsatmosphäre am Kontakt mit dem metallenen Gießstrahl und dem Metall innerhalb des Formhohlraumes wirksam gehindert ist.tes are introduced into a casting or alloyed with it can, wherein the casting is poured at ambient temperature and usual foundry conditions, while the impairing oxidation atmosphere at the contact with the metal pouring stream and the metal within the mold cavity effective is prevented.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, zu ermöglichen, daß Werte von 1/2% Aluminium an aufwärts in Stahlgußstücke oder höchwarmfeste Gußstücke eingeführt werden können, ohne daß auf VakuumschmeIzverfahren zurückgegriffen werden muß, um ein einwandfreies und annehmbares Gußstück herzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen hohen Wiedergewinnungsprozentsatz der zugesetzten Elemente in dem fertigen Gußprodukt zu erzielen.Another object of the invention is to enable levels of 1/2% aluminum upwards in steel castings or highly heat-resistant castings can be introduced without resorting to vacuum melting processes must in order to produce a flawless and acceptable casting. Another job is to get a high To achieve recovery percentage of the added elements in the finished cast product.

Die Lösung dieser Aufgaben ist in den Patentansprüchen angegeben .The solution to these objects is given in the claims.

Die Erfindung ist nachstehend in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below in connection with the accompanying drawings, for example. Show it:

Figur 1 einen Schnitt durch eine Gießvorrichtung nach der Erfindung im ersten Moment des Ausgießens einer Basislegierung aus einer Gießpfanne,Figure 1 shows a section through a pouring device according to the invention at the first moment of pouring a Base alloy from a ladle,

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ft #4» * * * M ft«ft # 4 »* * * M ft«

Figur 2 einen Schnitt wie Figur 1, in dem der Zustand der Gießvorrichtung nach beendetem Eingießen aus der Pfanne gezeigt ist,FIG. 2 shows a section like FIG. 1, in which the state the pouring device is shown after pouring out of the pan,

Figur 3 einen Schnitt wie bei den Figuren 1 und 2, in dem die Vorrichtung während der Füllung desFigure 3 shows a section as in Figures 1 and 2, in which the device during the filling of the

Formhohlraumes gezeigt ist,The mold cavity is shown,

Figur 4 einen Schnitt durch eine vereinfachte Gießvorrichtung, bei der eine Schutzatmosphäre nur für den Formhohlraum vorgesehen ist, Figur 5 eine schematische Darstellung einer Mehrfachgießanordnung unter Anwendung erfindungsgemäßer Merkmale .FIG. 4 shows a section through a simplified casting device in which a protective atmosphere is only available for the mold cavity is provided, Figure 5 is a schematic representation of a multiple casting arrangement using features according to the invention.

Gemäß Figur 1 schließt eine Gisßvorrichtung 5 eine Legierungskammer 10 ein, die bei diesem Gießverfahren verwendet wird.According to Figure 1, a casting device 5 closes an alloy chamber 10 used in this casting process.

Das Mischen eines Grundmetalls mit einem schnell oxydierbaren Legierungselement findet in der Legierungskammer 10 statt (Figur 1). Der Raum der Legierungskammer ist gegen die Atmosphäre geschützt, indem ein Deckel 23 aus Stahl oder Keramik verwendet wird. Eine Dichtungsmanschette 25 befindet sich zwischen dem Oberende der Kammer und dem Deckel 23, um eine ^dichtung gegen die Atmosphäre zu bewirken. Eine Gießtasse 22 bzw. ein Gießring ist über einer Eingießöffnung 26 im Deckel 23 angeordnet. Eine nichtoxydierende Atmosphäre wirdThe mixing of a base metal with a rapidly oxidizable alloy element takes place in the alloy chamber 10 (Figure 1). The space of the alloy chamber is against the atmosphere protected by using a lid 23 made of steel or ceramic. A sealing collar 25 is located between the top of the chamber and the lid 23 to create a seal against the atmosphere. A pouring cup 22 or a pouring ring is arranged above a pouring opening 26 in the cover 23. A non-oxidizing atmosphere becomes

der Legierungskammer bei einem Druck zugeführt, der größer ist als der Umgebungsdruck einer Quelle 20. Die verdrängte Luft verläßt die Legierungskammer durch die öffnung 26 und durch Entlüftungsgänge 24.
5
is supplied to the alloy chamber at a pressure which is greater than the ambient pressure of a source 20. The displaced air leaves the alloy chamber through the opening 26 and through ventilation ducts 24.
5

Eine trennbare Platte 12 ist am Boden der Kammer befestigt, und die Kammer besitzt eine Bodengießöffnung 14, die durch einen schmelzbaren Stöpsel 15 verschlossen ist. Eine trennbare bzw. entfernbare Dichtungslage 13 ist zwischen dem Oberende einer Form 16 (Sandform) und der Stahlplatte 12 vorgesehen. Die Legierungskammer und die Stahlplatte sind an der Form festgeklemmt, indem ein Ankerbolzen oder eine Klammer an der Seite des Sandformkastens F angreift, wobei die Art und Weise aus Figur 1 ersichtlich ist.A separable plate 12 is attached to the bottom of the chamber, and the chamber has a bottom pouring opening 14 extending through a fusible stopper 15 is closed. A separable gasket layer 13 is between the top a mold 16 (sand mold) and the steel plate 12 are provided. The alloy chamber and steel plate are on the Form clamped by an anchor bolt or bracket engaging the side of the sand mold box F, the type and Way from Figure 1 can be seen.

Der Stöpsel 15 ist schmelzbar bei der Gießtemperatur des geschmolzenen Metalls M. Eine Schutzatmosphare (nichtoxydierend oder neutral) wird dem Formhohlraum mit einem Druck zugeführt, der größer als der Umgebungsdruck der Quelle 20 ist, die mit dem Einlaß einer Zuleitung 17 in einer Wand der Form verbunden ist, und die verdrängte Luft wird über Entlüftungsgänge 18, die in den Formwandungen ausgebildet sind, aus dem Formhohlraum herausgedrückt. Nachdem ein oxydierbares Metall 19 auf dem Boden der Legierungskammer abgelegt worden ist und nachdem die Schutzatmosphare in den Formhohlraum und inThe plug 15 is fusible at the casting temperature of the molten metal M. A protective atmosphere (non-oxidizing or neutral) is supplied to the mold cavity with a pressure, which is greater than the ambient pressure of the source 20 connected to the inlet of a supply line 17 in a wall of the mold is connected, and the displaced air is via ventilation ducts 18, which are formed in the mold walls, from the Mold cavity pushed out. After an oxidizable metal 19 has been deposited on the bottom of the alloy chamber and after the protective atmosphere in the mold cavity and in

32001OA32001OA

die Legierungskammer eingeführt worden ist, ist die Gießvorrichtung zum Vergießen des geschmolzenen Metalls M, das mit dem schnell oxydierbaren Metall legiert werden soll, fertig (Figur 1) .
5
Once the alloy chamber has been introduced, the pouring device is ready for pouring the molten metal M to be alloyed with the rapidly oxidizable metal (FIG. 1).
5

Wenn das Grundmetall aus der Gießpfanne 21 durch den Gießring 22 hindurch in die Legierungskammer 10 gegossen worden ist, schmilzt es das oxydierbare Metall, das sich dann mit dem Metall M legiert, wodurch die Legierung M+ gebildet wird.When the base metal has been poured from the ladle 21 through the pouring ring 22 into the alloy chamber 10 is, it melts the oxidizable metal, which then alloy with the metal M, thereby forming the alloy M +.

Turbulenzen, Schmelzen des oxydierbaren Legierungselementes und schnelles Eindringen der Atome des Legierungselementes in das geschmolzene Grundmetall, das sich bei relativ hoher Temperatur befindet, sichern eine homogene Verteilung und eine Legierung des oxydierenden Elementes in der Grundlegierung. Das sich ausdehnende Schutzgas verläßt die Legierungskammer durch die Entlüftungsgänge 24. Währenddessen hat der Stöpsel 15 die Schmelze für eine Zeitlang in der Legierungskammer gehalten (Figur 2). Eine beiläufige oder zufällige Oxydation, die in den wenigen Minuten des Vermischens des festen Zusatzelementes mit dem geschmolzenen Metall M vorkommen kann, wird als Schlacke S (Figur 2) oben auf dem Schmelzbad in der Legierungskammer schwimmen und wird verständlicherweise als Letztes aus der Kammer ausfließen und sich ungünstigstenfalls als Schlacke oder dergleichen im Eingußkanal, im Verteilerkanal und/oder im Steiger wieder-Turbulence, melting of the oxidizable alloy element and rapid penetration of the atoms of the alloy element into the molten base metal, which is at a relatively high temperature, ensure a homogeneous distribution and an alloy of the oxidizing element in the base alloy. The expanding protective gas leaves the alloy chamber through the ventilation ducts 24. During this time, the plug 15 has kept the melt in the alloy chamber for a while (FIG. 2). Any incidental or accidental oxidation that can occur in the few minutes of mixing the solid additional element with the molten metal M will float as slag S (Figure 2) on top of the molten bath in the alloy chamber and will understandably be the last to flow out of the chamber in the worst case as slag or the like in the pouring channel , in the distributor channel and / or in the riser.

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finden, welche Teile vom Gußstück getrennt werden. Mit der Zeit schmilzt der Stöpsel 15 (Figur 3). Wenn der erste Teil des geschmolzenen Metalls aufgrund der Schwerkraft durch die Formöffnung hindurch in den Formhohlraum fließt und sich die Temperatur innerhalb des Formhohlraumes schnell erhöht, wird die sich ausdehnende Schutzatmosphäre schnell durch die Entlüftungsgänge 18 verdrängt. Dieser Vorgang wird durch das einfließende geschmolzene Metall weiter beschleunigt, das evtl. die in Figur 3 gezeigten Entlüftungsgänge blockiert.find which parts will be separated from the casting. With the Time the plug 15 melts (Figure 3). When the first part of the molten metal due to gravity through the Mold opening flows through into the mold cavity and the temperature inside the mold cavity increases rapidly, the expanding protective atmosphere is quickly displaced through the ventilation ducts 18. This process is carried out by the inflowing molten metal accelerates further, which may block the ventilation ducts shown in FIG.

Somit ist kein Kontakt zwischen dem Inneren des Formhohlraumes und der Umgebungsatmosphäre in der Gießerei gegeben, bis die letzten Anteile der Schmelze M+ die Legierungskammer verlassen haben. Luft kann nur in den Formhohlraum eintreten, nach dem das geschmolzene Metall vollständig aus der Legierungskairaner ausgeflossen ist und den Formhohlraum gefüllt hat, was hinsichtlich der GußStückqualität unbedenklich ist.Thus, there is no contact between the interior of the mold cavity and the ambient atmosphere in the foundry until the last portions of the melt M + have left the alloy chamber. Air can only enter the mold cavity after which the molten metal completely from the alloy kairaner has flowed out and has filled the mold cavity, which is harmless with regard to the quality of the casting.

Die wie vorstehend beschrieben hergestellten Gußstücke mit Aluminium als oxydierbares Element weist eine gleichmäßige Verteilung von Aluminium in sich auf. Die Gußstücke weisen ferner eine außergewöhnlich gute Oberflächenerscheinung auf, die durch eine Oberfläche gekennzeichnet ist, die frei von defektverursachenden Oxyden ist, im Vergleich zu Gußstücken der gleichen Legierung, jedoch mit nur 2 bis 3% Aluminium,The castings produced as described above with aluminum as the oxidizable element have a uniform Distribution of aluminum in itself. The castings also have an exceptionally good surface appearance, which is characterized by a surface that is free of defect-causing oxides compared to castings the same alloy, but with only 2 to 3% aluminum,

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gegossen in der gewöhnlichen Weise, bei der der Gießereifachmann unreine bzw. schlackige Oberflächen erwartet bzw. annehmen muß, die viele oxydische OberflächenfälGelungen oder andere oxydbedingte Defekte bzw. Beeinträchtigungen enthalten.Cast in the usual way in which the foundry specialist expects or expects unclean or slagged surfaces. must assume that many oxidic surface precipitations or contain other oxide-related defects or impairments.

Beispielexample

Unter Benutzung des beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung wurde eine gegossene Wärmebehandlungsablage aus einer warmfesten Legierung wie folgt hergestellt.Using the method and apparatus described, a cast heat treatment tray was made a heat-resistant alloy prepared as follows.

49,8 kg einer Basislegierung A aus einer Zusammensetzung gemäß Tabelle I wurden in einem Induktionsschmelzofen hergestellt, und zwar unter Anwendung üblicher Gießereimethoden. Weiter wurde eine ölgebundene Silikasandform durch konventionelle Formherstellungsmethode vorbereitet, jedoch mit Entlüftungsgängen gemäß den neuen Merkmalen versehen.49.8 kg of a base alloy A from a composition according to Table I were produced in an induction melting furnace, using conventional foundry methods. Next, an oil-bonded silica sand mold was replaced by conventional Mold making method prepared, but provided with ventilation ducts according to the new features.

Die weiter vorstehend beschriebene Vorrichtung wurde mit einem schmelzbaren Scheibenstöpsel aus Stahl (1020-Stahl= unlegierter Stahl mit 0,2% Kohlenstoff) verschlossen, der eine Dicke von 6,9 mm und einen Durchmesser von 82,6 mm aufwies. 2,72 kg einer Aluminiumlegierung 356 aus einer Zusammensetzung gemäß Tabelle I wurde getrennt erschmolzen und in die Legierungskammer eingegossen. Diese SchmelzeThe device described above was fitted with a fusible steel disc plug (1020 steel = unalloyed steel with 0.2% carbon), which had a thickness of 6.9 mm and a diameter of 82.6 mm. 2.72 kg of an aluminum alloy 356 from a composition according to Table I was melted separately and poured into the alloy chamber. This melt

erstarrte dann oberhalb des Stahlstöpsels. Wie ersichtlich ist, umfaßt das Gewicht der Aluminiumlegierung etwa 5,2% des Gesamtmetails, das in den Formhohlraum zu gießen ist, und das enthaltene Aluminium stellt etwa einen Wert von 4,8% dar.then froze above the steel stopper. As can be seen, the weight of the aluminum alloy is about 5.2% the overall detail to be poured into the mold cavity, and the aluminum contained represents a value of approximately 4.8%.

Die Legierungskammer wurde, wie bereits erwähnt, abgedeckt und die Vorrichtung mit einer Argongasmenge gespült (etwa das 1Ofache des Volumens des Formhohlraumes), um die Umgebungsluft sowohl aus der Legierungskammer als auch aus dem Formhohlraum zu entfernen.As already mentioned, the alloy chamber was covered and the device was flushed with an amount of argon gas (approx 10 times the volume of the mold cavity) to the ambient air from both the alloy chamber and the mold cavity.

Nach dem Spülen der Legierungskammer und des Formhohlraumes wurden 49,8 kg der Basislegierung A in eine Schnauzengießpfanne eingegeben und anschließend bei einer Temperatur von 1593° C durch die obere Gießöffnung der Legierungskammer mit Hilfe des Gießringes 22 in die Legierungskammer gegossen.After flushing the alloy chamber and mold cavity, 49.8 kg of base alloy A was placed in a snout ladle entered and then at a temperature of 1593 ° C through the upper pouring opening of the alloy chamber With the help of the casting ring 22 poured into the alloy chamber.

Sieben Sekunden nach Beendigung dieses Eingießvorganges schmolz der Stahlstöpsel und die neue, Aluminium enthaltende Zusammensetzung strömte durch die Bodengießöffnung der Legierungskammer in den sauerstoffreien Formhohlraum.Seven seconds after the end of this pouring process, the steel stopper and the new one, containing aluminum, melted Composition flowed through the bottom pour opening of the alloy chamber into the oxygen-free mold cavity.

Das nun gebildete Gußstück erstarrte, und nach der Abkühlung wurde es aus der Sandform befreit und gereinigt nach denThe now formed casting solidified, and after cooling it was released from the sand mold and cleaned after the

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herkömmlichen Gießereimethoden. Durch die anschließende Analyse wurde festgestellt, daß das Gußstück 4,8% Aluminium enthielt, also im wesentlichen eine 100%ige Wiedergewinnung bzw. Erhaltung des zugesetzten Aluminiums. Entgegen den Er-Wartungen derjenigen, die mit der Wirkung von Aluminium hin sichtlich der Gußqualität vertraut sind, war die Oberfläche der gegossenen Ablage mit 4,8% Aluminium vollständig frei von Schlacke oder oxydbedingter Rauhigkeiten bzw. Defekte und wurde gegenüber einem konventionellen Gußstück als tatsächlich überlegen beurteilt, wobei letzteres frei von Aluminium war, abgesehen von Spuren desselben, die üblicherweise für die Desoxydation benutzt werden.conventional foundry methods. Subsequent analysis revealed that the casting was 4.8% aluminum contained, so essentially a 100% recovery or preservation of the added aluminum. Contrary to expectations of those familiar with the effect aluminum has on cast quality has been the surface the cast shelf with 4.8% aluminum is completely free of slag or oxide-related roughness or defects and was judged to be actually superior to a conventional casting, the latter being free of aluminum apart from traces of the same, which are usually used for deoxidation.

Tabelle I
Grundzusammensetzungen der Legierungen im Beispiel
Tabe lle I
Basic compositions of the alloys in the example

C% Cr% Ni% Fe% Al% Si% Mg% Legierung A: 0.40 10.0 20.0 Rest Legierung 356: - 92(min) 7.0 0,3C% Cr% Ni% Fe% Al% Si% Mg% alloy A: 0.40 10.0 20.0 remainder alloy 356: - 92 (min) 7.0 0.3

Für den Fachmann ist es klar, daß der vorgeschlagene Gegenctand nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Z.B. brauchen die Grundlegierungen, die mit schnell oxydierbarem Metall legiert werden, nicht auf Eisenmetalle beschränkt sein, vorausgesetzt, daß der oxydierbareFor the person skilled in the art it is clear that the proposed subject is not limited to the exemplary embodiments described. E.g. the base alloys with quickly oxidizable metal, not ferrous metals be limited, provided that the oxidizable

♦ · «Μ♦ · «Μ

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Bestandteil bei einem Schmelzpunkt angewendet werden kann, der dem Verfahren angemessen ist.Component can be applied at a melting point appropriate to the process.

In gleicher Weise kann der schmelzbare Stöpsel durch einen mechanisch entfernbaren, nicht schmelzenden Stöpsel aus Metall, feuerfester Keramik, Graphit oder einem anderen, den Besonderheiten des Verfahrens entsprechenden Material ersetzt werden.In the same way, the fusible stopper can be replaced by a mechanically removable, non-melting stopper made of metal, Refractory ceramic, graphite or another material corresponding to the characteristics of the process will.

Die Schutzatmosphäre kann aus Stickstoffgas oder einem anderen nichtoxydierenden Gas bestehen. Das oxydierbare Element, wie z.B. Aluminium, kann auf den Boden der Legierungskammer in Form einer gleichmäßigen Schicht aus kleinen, festen Stükken gelegt werden {Figur 1). Alternativ kann das Aluminium getrennt erschmolzen und dann auf den Boden der Legierungskammer gegossen werden, wonach es dort erstarrt. Elemente, wie z.B. Titan, die selbst einen ziemlich hohen Schmelzpunkt haben, können auf dem Boden der Legierungskammer verteilt werden wie vorbereitete Legierungen, die für einen hohen Gehalt des vorerwähnten Elementes ausgewählt worden sind, zusammen mit einer Schmelztemperatur, die nennenswert niedriger ist als die Schmelztemperatur der Grundlegierung. Unbegrenzte Legierungskombinationen des schnell oxydierbaren Elementes können erzielt werden, indem besondere oder Pulvermetall-Preßlinge vorbereitet werden, die auf dem Boden der Legierungs-The protective atmosphere can consist of nitrogen gas or another non-oxidizing gas. The oxidizable element, such as aluminum, can be placed on the bottom of the alloy chamber be laid in the form of an even layer of small, solid pieces (Figure 1). Alternatively, the aluminum separately melted and then poured onto the bottom of the alloy chamber, after which it solidifies there. Elements, such as titanium, which themselves have a fairly high melting point, can spread on the bottom of the alloy chamber are like prepared alloys selected for a high content of the aforementioned element with a melting temperature that is significantly lower than the melting temperature of the base alloy. Unlimited Alloy combinations of the rapidly oxidizable element can be achieved by using special or powder metal compacts prepared on the bottom of the alloy

«η·«Η

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kammer verteilt werden.chamber to be distributed.

Beispiele nützlicher Legierungen zur Erzielung einer Herabsetzung des Schmelzpunktes von Titan sind z.B. die eutektisehen Legierungen 72% Ti - 28% Ni und 68% Ti - 32% Fe mit einem Schmelzpunkt von 943° C bzw. 1086° C; also weit unterhalb der Liquidus-Temperatur von z.B. einer Eisengrunglegierung mit 25% Cr, 20% Ni und 0,40% C, die mit Titan legiert werden soll, d.h. bei einer Temperatur von etwa 1400° C. 10Examples of useful alloys for achieving degradation of the melting point of titanium are e.g. the eutectic alloys 72% Ti - 28% Ni and 68% Ti - 32% Fe with a melting point of 943 ° C and 1086 ° C, respectively; So far below the liquidus temperature of e.g. an iron alloy with 25% Cr, 20% Ni and 0.40% C, which is to be alloyed with titanium, i.e. at a temperature of about 1400 ° C. 10

Die ölgebundene Silikasandform kann durch Formen ersetzt werden, die durch eine große Anzahl von üblichen Formherstellungs-The oil-bonded silica sand mold can be replaced by molds made by a large number of conventional mold-making

verfahren und Materialien hergestellt werden, wie auch durch ausreichend entlüftete Dauerformen. Der vorgeschlagene Gegenstand läßt sich in gleicher Weise auch auf die Herstellung von Schleudergußgegenständen anwenden, wofür Dauerformen verwendet werden.processes and materials are produced, as well as through sufficiently ventilated permanent molds. The proposed subject can also be used in the same way for the production of centrifugally cast objects, for which permanent molds are used will.

Wenn der Zusatzbetrag eines oxydierbaren Elementes nicht hoch genug oder wenn der Betrag bzw. Umfang von nichtmetallischen Einschlüssen in einem Gußstück nicht kritisch ist hinsichtlich der späteren GußStückbeanspruchung, können-in einigen Fällen auch erfolgreiche Resultate ohne die Anwendung einer Schutzatmosphäre in der Legierungskammer erreicht werden. Eine dementsprechende Änderung der Gießvorrichtung istWhen the additional amount of an oxidizable element is not high enough or when the amount or scope of non-metallic Inclusions in a casting are not critical in terms of subsequent casting stress, in some cases Successful results can also be achieved without the use of a protective atmosphere in the alloy chamber. A corresponding change to the pouring device is

in Figur 4 gezeigt.shown in FIG.

Wenn mehrere Formen aus einer einzigen Gießpfanne unter Anwendung konventioneller Gießereimethoden gefüllt werden, wird das oxydierbare Element in die Gießpfanne gegeben, und die Konzentration des oxydierbaren Elementes vermindert sich von Gußstück zu Gußstück und die übermäßige Schlackenbildung verursacht ernsthafte Probleme.When filling multiple molds from a single ladle using conventional foundry methods, the oxidizable element is placed in the ladle and the concentration of the oxidizable element decreases casting to casting and excessive slagging causes serious problems.

Obwohl die Gußstücke, die vorschlagsgemäß hergestellt worden sind, schnell oxydierbare Elemente enthalten, enthält das geschmolzene, in die Gießpfanne eingebrachte und darin gehaltene Metall keinerlei schnell oxydierbare Elemente, abgesehen von sehr geringen Beträgen, die für die übliche Desoxydation verwendet werden. Daher können viele Formen aus einer einzigen Gieß- oder Warmhaltepfanne gegossen werden (Figur 5), ohne daß die Gefahr besteht, daß schnell oxydierbare Elemente in der Pfannenschlacke verlorengehen während der Zeit, die für die mehreren Formen benötigt wird.Although the castings made according to the proposal contain rapidly oxidizable elements, this contains molten metal brought into the ladle and held in it, apart from any rapidly oxidizable elements of very small amounts used for the usual deoxidation. Hence, many forms can come from one single pouring or holding pan can be poured (Figure 5) without the risk of rapidly oxidizing elements are lost in the ladle slag during the time required for the multiple shapes.

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Patentanwälte *„,"...* *.," ,!. *..*,!-. Q O Π Γ) 1 D-.. >ugo Wilcken O ZUU \ Dipi. Irin, Thomas Wilcken Musterbshn 1 · 2400 Lübeck 1 Anmelder:" Abex Corporation, 530 Fifth Avenue, New York AnsprüchePatent attorneys * "," ... * *., ",!. * .. *,! -. Q O Π Γ) 1 D- ..> ugo Wilcken O ZUU \ Dipi. Irin, Thomas Wilcken Musterbshn 1 · 2400 Lübeck 1 Applicant: "Abex Corporation, 530 Fifth Avenue, New York Claims 1. Verfahren zum Gießen einer Legierung, die ein oder mehrere schnell oxydierbare Elemente enthält, wobei während des Gießens atmosphärischer Sauerstoff ausgeschlossen wird und wobei das Legieren der Grundlegierung oder des Grundmetalls mit dem oder den oxydierbaren Elementen in einer Legierungskammer kurze Zeit vor dem Vergießen stattfindet, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:1. Method of casting an alloy containing one or more contains rapidly oxidizable elements, whereby atmospheric oxygen is excluded during casting and wherein the alloying of the base alloy or the base metal with the oxidizable element or elements in one Alloy chamber takes place shortly before casting, characterized by the following process steps: a) daß eine Gießform hergestellt wird, deren Gießraum mit Entlüftungsmitteln für das Entweichen der in dem Raum befindlichen Luft versehen ist und der mit einem Versorgungsgang kommuniziert, durch den ein nichtoxydierendes Gas zu dem Raum zugeführt werden kann,a) that a casting mold is made, the casting space with ventilation means for the escape of those located in the space Air is provided and which communicates with a supply passage through which a non-oxidizing gas to can be fed into the room, b) daß eine Legierungskammer angrenzend an den Gießraum positioniert wird, wobei die Gießkammer in ihrem Boden eine Gießöffnung aufweist, die mit dem Gießraum kommuniziert, wobei ferner die Legierungskammer mittels eines entfernbaren Deckels gegen die Atmosphäre isoliert ist und der Deckel Entlüftungsgänge für das Entweichen von Luft und eine Gießöffnung an seinem Oberende aufweist,b) that an alloy chamber is positioned adjacent to the casting space, the casting chamber having a bottom Has casting opening which communicates with the casting space, wherein the alloy chamber by means of a removable Lid is isolated from the atmosphere and the lid has vents for the escape of air and a pouring opening has at its top, c) daß die Bodengießöffnung der Legierungskammer mit einem Stöpsel verschlossen wird, um die Gießkammer bzw. Legierungskammer von dem Gießraum bzw. Formhohlraum zu trennen,c) that the bottom pouring opening of the alloy chamber with a Stopper is closed to the casting chamber or alloy chamber to separate from the casting space or mold cavity, • w Q β a• w Q β a 32001OA32001OA wobei eine Menge des oxydierbaren Elementes in die Gießkammer gelegt wird,a quantity of the oxidizable element being placed in the casting chamber, d) daß nichtoxydierendes Gas zu dem Gießraum und der Gießkammer in einer Menge zugeführt wird, um die darin enthal-5' tene Luft zu verdrängen, und daß, nachdem die Luft verdrängt worden ist, geschmolzenes Metall oben auf das oxydierbare Element in der Legierungskammer gegossen wird, wodurch die Gießle^ierung in der Legierungskammer hergestellt wird,
e) und daß der Stöpsel beseitigt wird, kurz nachdem das oxydierbare Element mit dem geschmolzenen Metall in der Legierung skammer legiert worden ist, um dem legierten Metall zu erlauben, in den Gießraum zu fließen, wodurch die Schutzatmosphäre durch die Entlüftungsmittel verdrängt wird, während gleichzeitig das Eindringen von Luft in den Gießraum vermieden ist.
d) that non-oxidizing gas is supplied to the casting space and the casting chamber in an amount to displace the air contained therein and that, after the air has been displaced, molten metal is poured on top of the oxidizable element in the alloy chamber whereby the casting alloy is produced in the alloy chamber,
e) and that the plug is removed shortly after the oxidizable element has been alloyed with the molten metal in the alloy skammer to allow the alloyed metal to flow into the casting space, thereby displacing the protective atmosphere through the venting means, while at the same time the ingress of air into the casting room is avoided.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel durch das geschmolzene Metall schmelzbar ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the plug is meltable by the molten metal. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das schnell oxydierbare Metall zuerst geschmolzen und in die Legierungskammer oberhalb des Stöpsels gegossen wird und dort erstarrt, bevor das geschmolzene Metall eingegössen wird.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the rapidly oxidizable metal is melted first and is poured into the alloy chamber above the stopper and solidified there before the molten metal is poured in will. — 3 —- 3 - 4. Gießvorrichtung zum Einbringen wenigstens eines schnell oxydierbaren Elementes in ein geschmolzenes Metall, um es mit dieser zu legieren, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:4. Casting device for introducing at least one rapidly oxidizable element into a molten metal to alloying it with this, characterized by the following features: a) es ist eine Form vorgesehen, deren Wandungen einen Gießraum umschließen und die mit einem Versorgungsgang und wenigstens einem Entlüftungsgang versehen ist, wobei beide Gänge mit dem Gießraum kommunizieren,a) a mold is provided, the walls of which enclose a casting space and which are provided with a supply passage and at least one ventilation passage is provided, both passages communicating with the casting room, b) es ist eine Legierungskammer vorgesehen, die entfernbar und angrenzend an den Gießraum montiert ist und mit diesem kommuniziert, um über eine obere Gießöffnung geschmolzenes Metall aufzunehmen, welches auf das schnell oxydierbare Element in der Legierungskammer gelangt, wobei diese Kammer eine Bodengießöffnung aufweist, die eine Verbindung zu dem Gießraum schafft,b) an alloy chamber is provided which is removable and is mounted adjacent to and communicating with the casting space for molten material through an upper pouring opening Pick up metal, which reaches the rapidly oxidizable element in the alloy chamber, this chamber has a bottom pouring opening that creates a connection to the pouring room, c) daß die Legierungskammer mittels eines entfernbaren Deckels mit einer oberen Gießöffnung gegen die Atmosphäre isoliert ist und wobei die Legierungskammer einen Gasversorgungsgang und Entlüftungsgänge aufweist,c) that the alloy chamber by means of a removable cover with an upper pouring opening against the atmosphere is insulated and wherein the alloy chamber has a gas supply duct and vent ducts, d) daß Mittel vorgesehen sind, die eine Quelle für nichtoxydierendes Gas vorsehen, wobei die Quelle mit den Versorgungsgängen verbunden ist, so daß durch Zuführen von nichtoxydierendem Gas zum Gießraum und zur Legierungskammer die darin befindliche Luft verdrängt wird, um den Gießraum und die Legierungskammer von atmosphärischem Sauerstoff zu be-d) that means are provided which are a source of non-oxidizing Provide gas, the source being connected to the supply ducts, so that by supplying non-oxidizing Gas to the casting room and to the alloy chamber, the air located therein is displaced to the casting room and loading the alloy chamber of atmospheric oxygen freien,free, e) daß ein entfernbarer Stöpsel in der Bodengießöffnung vorgesehen ist, um die Legierungskairaner von dem Gießraum zu trennen,e) that a removable plug in the bottom pour opening is provided to the alloy kairaner from the casting room to separate, f) und daß Dichtungsmittel zwischen dem Boden der Legierungskammer und dem Oberbereich des Gießraumes vorgesehen sind, um die umgebende, sauerstoffenthaltende Atmosphäre auszuschließen bzw. zurückzuhalten..f) and that sealing means between the bottom of the alloy chamber and the upper region of the casting chamber are provided to the surrounding, oxygen-containing atmosphere exclude or withhold .. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stöpsel ein Metallstöpsel ist, der durch das in die Legierungskammer gegossene, geschmolzene Metall schmelzbar ist.5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the plug is a metal plug which is inserted through the Alloy chamber cast, molten metal is fusible. 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einer Sandform besteht und daß die Legierungskammer eine Metallabstützung ist, die mit einem Feuerfestmaterial ausgekleidet ist.6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the mold consists of a sand mold and that the alloy chamber is a metal support lined with a refractory material. . 7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Form aus einer Schleuderform zur Herstellung von Schleudergußgegenständen besteht.. 7. Apparatus according to claim 4, characterized in that the mold consists of a centrifugal mold for the production of centrifugally cast objects consists. 8. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungskammer oben offen ist und keine Schutz-8. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the alloy chamber is open at the top and no protective atmosphäre enthält.contains atmosphere. 9. Verfahren zum Gießen mehrerer Formen mit einer Legierung, die schnell oxydierbare Elemente enthält, bei dem das in einer Warmhalte- oder Gießpfanne befindliche Metall keine schnell oxydierbaren Elemente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren nach Anspruch 1 zum Eingießen in jede Form angewendet wird.9. A method of casting multiple molds with an alloy containing rapidly oxidizable elements, in which the in Metal located in a holding pan or pouring ladle does not contain any rapidly oxidizable elements, characterized in that that the method according to claim 1 is used for pouring into any mold.
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