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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gussblöcken
Zur Herstellung von Gussblöcken mit völlig fehlerfreien Oberflächenschichten und glatten Oberflä- chen wird das Metall üblicherweise in Kokillen vergossen, die vorher in geeigneter Weise, gewöhnlich mit Lacken oder Teeren, ausgekleidet wurden. Dadurch wird zwar die äussere Oberfläche der Gussblöcke verbessert, ohne dass jedoch eine genügend gute Oberflächenschicht erzielt wird, die eine spätere span- abhebende Bearbeitung überflüssig macht.
Es ist bereits bekannt, hochraffinierten und gereinigten flüssigen Stahl in eine Kokille zu giessen, deren Wände mit einer silikatischen Schlackenschicht bedeckt sind. Die Schlackenschicht kann dadurch erhalten werden, dass in die Kokille eine geringe Menge flüssige Schlacke gegossen wird, die später in dem Masse nach oben steigt und die Wände benetzt, wie flüssiges Metall in die Kokille eingegossen wird. Dabei bildet sich auf den Kokillenwandungen eine Schlackenschicht. Die Schlackenschicht kann aber auch dadurch erhalten werden, dass die Kokille ganz mit Schlacke gefüllt wird, die entfernt werden kann.
Wenn die Kokille bei dem Eingiessen des Metalls mit Schlacke gefüllt ist, muss das Metall vorsichtig durch die Schlacke gegossen werden, damit sich Schlacke und Metall nicht vermischen, da eine solche Mischung nur schwer wieder getrennt werden kann.
Diese Verfahren haben zwar in gewissen Fällen zu einer Verbesserung der Oberflächenschicht des Gussblock geführt, aber bis heute aus verschiedenen Gründen keine grosstechnische Anwendung gefunden. Vor allem ist es unmöglich. Einschlüsse von Schlackentröpfchen im Metall, durch die die Gussblöcke unbrauchbar werden, mit Bestimmtheit zu verhindern. Hauptsächlich aus diesem Grunde wurde von der industriellen Verwendung des Verfahrens abgesehen, denn die Lösung des Problems schien ohne komplizierte und kostspielige Methoden unmöglich, die selbst im Erfolgsfall dem Verfahren jede wirtschaftliche Bedeutung nehmen mussten.
Um eine technisch und wirtschaftlich tragbare Lösung zu finden, werden nun die Probleme analysiert, die auftreten, wenn eine Kokille mit einer geschmolzenen Schlacke gefüllt wird, in die dann das flüssige Metall gegossen wird. Auf der inneren Wandung der Kokille bildet sich eine feste oder glasige, mehr oder weniger viskose und dicke Schlackenschicht, je nach Temperatur und Art der verwendeten Schlacke. Diese Schicht, die zunächst mit der flüssigen Schlacke, dann mit dem Metall in Berührung kommt, isoliert letzteres gegen eine Berührung mit der Kokille.
Weiter wurde festgestellt, dass die Dicke der sich durch Berührung mit der Kokillenwand bildenden Schlackenschicht von ausschlaggebender Bedeutung für die Oberflächenbeschaffenheit des Gussblockes ist.
Daraus wurde geschlossen, dass, im Gegensatz zu den üblichen Methoden, bei denen möglichst geringe Schlackenmengen verwendet werden, und die Vermischung der Schlacken- und Metallphase sorgfältig vermieden wird. die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit nur dann erreicht werden kann, wenn die Kokille fast vollständig mit einer stark überhitzten flüssigen Schlacke gefüllt wird. Dadurch ist aber beim Vergiessen des flüssigen Metalls in die Kokille eine Dispersion der beiden Phasen Schlacke und Metall unvermeidlich und es bildet sich eine Emulsion, die an der Entstehung von Schlackentröpfchen im Metall und Metalltröpfchen in der Schlacke erkennbar ist. Eine klare Phasentrennung tritt nicht ein, sondern ein kontinuierlicher Übergang von Metall und Schlacke in Form einer Emulsion.
Wenn es nicht gelingt, diese Emulsion vor Beginn der Metallerstarrung sicher und vollkommen zu zerstören, werden unbrauchbare Gussblöcke erhalten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, um in genau geregelter Weise unter technischen und wirtschaftlichen Bedingungen Gussblöcke mit hervorragender Oberflächenbeschaffenheit herzustellen, insbesondere mit glatten Oberflächen, die frei sind von Einschlüssen, kalten Tropfen, Rissen usw., die also später nicht spanabhebend bearbeitet werden müssen und nach der Erstarrung nicht nur keine "Schlacken- tröpfchen" enthalten, sondern sogar fast völlig frei von nichtmetallischen, oxydischen Einschlüssen sind. die beim Walzen zu den bekannten Fehlern ftihren.
Das Verfahren, das bei vorher gereinigtem und giessfertigem Stahl oder Eisenlegierungen angewendet wird, besteht im wesentlichen darin, dass die Gussform für das Metall mit einer dem Metall gegen- über inaktiven, stark Uberhitzten flüssigen Schlacke, die bei der Erstarrungstemperatur des Metalls eine. niedere Viskosität und eine hohe Grenzflächenspannung zum Metall hat, vollständig gefüllt und unmittelbar anschliessend das flüssige Metall derart in die Schlacke gegossen wird, dass sich zunächst Metall und Schlacke innig mischen und dann, vor Verfestigung des Metalles, trennen, wobei die abfliessende.
Schlacke wiedergewonnen und für spätere Güsse verwendet wird.
Die Art, in der mit der Schlacke gearbeitet wird, sowie ihre Zusammensetzung sind von grösster Bedeutung und werden nachstehend. eingehend erläutert.
Die Schlacke muss vor allem weit über ihre Verflussigungstemperatur. vorzugsweise auf 17000C. überhitzt werden. Ausserdem muss die Kokille vollständig oder fast vollständig mit ihr gefüllt werden..
Dadurch soll sichergestellt werden, dass sich in Berührung mit der Kokille ein Film von fester oder glasiger Schlacke geringer und sehr gleichmässiger Dicke von oben bis unten in der Kokille bildet. Dieser Film muss ausreichend plastisch sein, damit nicht beim Vergiessen des Metalls an irgend einer Stelle Risse entstehen, durch die das Metall bis an die Wände der Kokille vordringen kann. Nur dann werden Gussblöcke mit völlig fehlerfreien Oberflächenschichten erhalten.
Es wurde nun gefunden, dass eine zu dicke, feste oder glasige Schicht, z. B. von mehr als 1 - 2 mm. an den Wandungen der Kokille nachteilig ist und unregelmässige Oberflächen mit Rissen oder Wellen ergibt. Dagegen werden mit einem dünnen und plastischen Film gute Oberflächen erhalten. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird die geringe Dicke des Films leicht dadurch erreicht, dass die Kokille vollständig mit einer stark überhitzten Schlacke gefüllt wird, so dass eine beträchtliche Wärmemenge zur Verfügung steht, durch die der Temperaturgradient in Berührung mit der Kokille auf eine dünne Zone beschränkt bleibt. Gleichzeitig wird durch das vollständige Füllen infolge der Gleichmässigkeit der Temperatur im Inneren der Schlacke eine Schicht von sehr regelmässiger Dicke gesichert.
Der Rahmen der Erfindung wird aber wohlgemerkt nicht verlassen. wenn die Kokille nicht ganz gefüllt wird, vorausgesetzt, dass die vorhandene Schlackenmenge ausreicht, um bei vorgeschriebener Temperatur die Zufuhr der für die Begrenzung der Dicke der festen oder glasigen Schicht unerlässlichen Wärmemenge sicherzustellen. Des weiteren muss die Schlacke sehr schnell in die Kokille gefüllt werden, um ihre Abkühlung während des Vergiessens zu verhindern und so die maximale Wärmezufuhr zu sichern.
Ausserdem muss eine Schlacke verwendet werden, die eine niedere Viskosität und eine hohe Grenzflächenspannung bei der Erstarrungstemperatur des Metalls hat. Bei Versuchen wurde gefunden, dass zwei sehr flüssige Schlacken zu völlig verschiedenen Ergebnissen führen können, woraus die Wichtigkeit der Grenzflächenspannung erkannt wurde. Die beiden Voraussetzungen, niedere Viskosität und hohe Grenzflächenspannung, müssen daher unbedingt erfüllt sein, damit die beim Giessen des Metalls in die Schlacke unvermeidlich entstehende Emulsion völlig zerstört wird, bevor die Erstarrung des Metalls beginnt. Nur dann können durch das erfindungsgemässe Verfahren sicher und regelmässig brauchbare Gussblöcke hergestellt werden, die ausserdem noch grosse mikrographische Reinheit aufweisen.
Die Durchführung des Verfahrens beruht also auf der Verwendung einer die vorstehend aufgeführten Bedingungen erfüllenden Schlacke bei sorgfältig gewählten Temperaturen. Der Bereich der verwendbaren Schlackenzusammensetznngen ist verhältnismässig gross. Es ist nicht möglich, alle Zusammensetzungen aufzuführen, die zufriedenstellend sind, weil einmal die Anwendungstemperaturen schwanken können und zum andern das wesentliche Merkmal, die Grenzflächenspannung, gleichzeitig von der Art der Schlacke und des Metalls abhängt. Es können jedoch einige Regeln gegeben werden, die es dem Fachmann ermöglichen, die Zusammensetzung und Temperatur der Schlacke der Art des zu vergiessenden Metalls anzupassen.
Bei Kohlenstoff- oder schwach legiertem Stahl können Schlacken auf der Grundlage von Kalksilika- ten verwendet werden, die ausserdem Aluminiumoxyd und gegebenenfalls auch Magnesiumoxyd enthal-
EMI2.1
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Diese Schlacken können durch Schmelzmittel verflüssigt werden, aber im Gegensatz zu einer häufig vertretenen Ansicht, ist die Zugabe grösserer Mengen von Schmelzmitteln, wie Flussspat oder Titan- oxyd, zu vermeiden, da sie zwar die Fluidität erhöhen. gleichzeitig aber die Grenzflächenspannung zwischen Schlacke und Metall herabsetzen, so dass sich stabile Emulsionen bilden, die man gerade ver- meiden will.
Die sauren oder neutralen Schlacken haben Kieselsäure, Aluminiumoxyd und Kalk zur Grundlage.
Der Kalk kann bis zu 20% durch Magnesiumoxyd oder eine andere starke Base ersetzt werden.
Der jeweilige Gehalt an CaO, AI, SiO : und MgO muss ansonsten weitgehend nachstehenden Be- dingungen entsprechen : Ca0 Mg0 3/4 A124 % 9 60
Sis 60
Selbstverständlich werden aus diesem Bereich Zusammensetzungen mit einem relativ niedrigen Schmelz- punkt gewählt.
Die gegebenenfalls zugesetzten Verflüssigungsmittel sollen folgende Mengen nicht überschreiten !
Flussspat : 5% + Tri%: 10%
Zur Verringerung der Viskosität können andere Beimischungen erfolgen, vorausgesetzt, dass sie nicht in hindernder Weise die Grenzflächenspannung zwischen Schlacke und Metall verringern. Vorzugsweise werden alkalische oder erdalkalische Verbindungen, Borax usw. verwendet. Es ist nicht angezeigt, Eisen- oder Manganoxyde oder überhaupt durch Metall reduzierbare Oxyde zuzugeben, da sonst eine Verände- rung der Zusammensetzung des Metalls oder die Entstehung gasförmiger Verbindungen durch die Reduk- tion dieser Oxyde befürchtet werden muss.
Bei Schlacke mit einem sauren Charakter ist die erforderliche Fluidität nicht nur durch die vernünf- tige Wahl der Zusammensetzungen, sondern auch durch das wichtige und anormale, aber unvermeidli- che Überhitzen erreicht, dem die Schlacke nach dem erfindungsgemässen Verfahren unterworfen wird. Es wurde gefunden, dass die erhöhte Viskosität glasiger Schlacken beim Abkühlen eine Funktion der vorher- gehenden Überhitzungstemperatur ist und die Viskosität durch eine Erhöhung dieser Temperatur wesen. - lich verringert wird.
Die Schlacke kann so eine der Verwendungstemperatur angemessene Viskosität erhalten, wodurch die Entstehung einer festen oder glasigen Schicht zufriedenstellender Dicke in Berührung mit der Kokille ermöglicht und anderseits erreicht wird, dass diese Viskosität bei der Erstarrungstemperatur des Metalls
15 Poise nicht übersteigt.
Die vorstehend beschriebenen Schlacken sind für die meisten schwach legierten Stähle geeignet, wenn sie in der beschriebenen Weise angewendet werden.
Für nichtrostende Chrom-Nickel-Stähle vom Typ 18/8 werden zweckmässig Schlacken folgender
Zusammensetzung verwendet :
EMI3.1
gekleidete Kokillen sind zu ungenau, wenn nicht gar unrichtig, um dem Fachmann einen Anhalt für die Wahl der bei dem erfindungsgemässen Verfahren zu verwendenden Schlacke zu geben. Beispielsweise wurde die Verwendung von sauren Martinsschlacken mit einem erheblichen Gehalt an Eisenoxyd vorgeschlagen oder angegeben, dass "jede flUssige. nicht oxydierende Schlacke verwendet werden kann, die genügend dünnflüssig ist". Diese Bedingungen genügen allein jedoch nicht. Es ist wesentlich, dass sämtliche Bedingungen des Verfahrens gemäss der Erfindung eingehalten werden, damit das angestrebte Ziel erreicht wird.
Beispielsweise ist eine Schlacke der Zusammensetzung
CaO=33%, MgO=8%,Al2O3=10%, Sie ; ; = 35So, Flussspat = 14% nichtoxydierend und bei der Verwendungstemperatur vollkommen flüssig. Mit ihr werden aber, selbst bei starkem Überhitzen, keine brauchbaren, gesunden Gussblöcke erhalten, da ihre Grenzflächenspannung infolge des übermässigen Flussspatgehaltes zu gering ist.
Wie bereits erwähnt, unterscheidet sich das erfindungsgemässe Verfahren aber auch, in der Durchführung von den bekannten Verfahren, bei denen das Metall direkt in eine an den Wandungen der Kokille
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erstarrte Schlackenschicht gegossen wird. Es wurde dabei von der Idee ausgegangen, möglichst weitgehend eine Emulsion der Schlacke im Metall dadurch zu vermeiden, dass in der Kokille keine flüssige Schlacke vorhanden ist. Bei dem erfindungsgemässen Verfahren befindet sich dagegen eine erhebliche Menge flüssiger Schlacke in der Kokille, die die Ausbildung eines dünnen gleichmässigen Films fester i Schlacke an den Kokillenwandungen begünstigt.
Die Bildung einer Schlacken-Metall-Emulsion erleichtert die Entfernung nichtmetallischer Einschlüsse, die im Metall enthalten sein oder sich bilden können, nämlich endogener Einschlüsse, die sich aus den Bestandteilen des Metalls abscheiden, oder exogener Einschlüsse, die durch Korrosion der feuerfesten Teile entstehen, mit denen das Metall in Berührung gekommen ist. Diese nichtmetallischen Einschlüsse neigen, je nach ihrer Grösse, mehr oder weniger dazu, sich auszuscheiden und in die Schlacke zu gehen. Das Vorhandensein einer Schlackenemulsion innerhalb des Metalls begünstigt diese Erscheinungen infolge der vergrösserten Berührungsflächen von Metall und Schlacke infolge der verringerten Weglängen.
Wie aber bereits gesagt, muss vor jeder. Erstarrung des Metalls die Metall-Schlackenemulslon dadurch zerstört werden, dass Schlacken mit hoher Grenzflächenspannung zwischen Metall und Schlacke unter den angegebenen Bedingungen verwendet werden.
Wenn sämtliche Bedingungen hinsichtlich der Zusammensetzung und der durch das Verfahren bedingten Verwendung der Schlacken eingehalten werden, muss das Verfahren ausserdem noch wirtschaftlich sein. Seine Durchführung bringt erhebliche Vorteile, da die Gussblöcke nicht spanabhebend zur Entfernung von Zunder und Oberflächenrissen bearbeitet werden müssen und das erhaltene Metall von guter Qualität ist. Es erfordert allerdings die Verwendung beträchtlicher, der Metallmenge entsprechender Schlackenmengen, da nach einem kennzeichnenden Merkmal des Verfahrens die Kokille vollständig oder fast vollständig mit Schlacke gefüllt werden muss.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ist deshalb die Wiedergewinnung der Schlacke nach ihrer Verwendung unerlässlich ; vorteilhafterweise wird sie in flüssigem Zustand wiedergewonnen, damit sie nicht nochmals geschmolzen werden muss. Des weiteren erfordert das Verfahren besondere, völlig ungebräuchliche Giessvorrichtungen, die a) ein sehr schnelles Vergiessen der Schlacke in die Kokille und b) das unmittelbar darauffolgende Vergiessen des Metalls in die mit Schlacke gefüllte Kokille ermöglichen.
Dazu müssen die Kokillen jeweils sofort nacheinander dicht an den Schlackenschmelzofen befördert und die Giesspfanne für das Metall ebenso schnell über die Kokillen gebracht werden. Ausserdem muss die aus jeder Kokille beim Vergiessen des Metalls abfliessende Schlacke in einer Pfanne aufgefangen und in den Schlackenofen zurückgebracht werden, d. h. diese Pfanne muss sich möglichst nahe beim Schlackenofen befinden.
Nachstehend wird eine praktische Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in Stahlwerken beschrieben. Diese Vorrichtung, die in Fig. 1 im Längsschnitt und in Fig. 2 im Grundriss gezeigt wird, besteht aus einem schwenkbaren elektrischen Schmelzofen 1 für die Schlacke, der mit einer Giessschnauze 2 versehen ist. Dadurch, dass der Schmelzofen gekippt werden kann, ist das erfindungsgemäss erforderliche schnelle Giessen der Schlacke möglich; einer Kreisbahn 3 mit Schienen 4, auf denen sich Giesskarren 5 mit Kokillen 7 auf Rädern 6 bewegen. Zwischen dem Schmelzofen 1 und den aufeinanderfolgenden Kokillen befindet sich eine Art Einguss 8 zum Vergiessen der Schlacke. Dadurch wird der Giessstrahl der Schlacke in die Kokille gerichtet.
Jede Kokille ist mit einer Abflussrinne 9 für die Schlacke versehen ; einer Giesspfanne 10 für den Stahl, auf einem Portal 11, zwischen dessen Beinen die Kreisbahn 3 und die Kokillen 7 hindurchlaufen. Diese Giesspfanne ist in üblicher Weise mit einer Abstichöffnung und einer Stopfvorrichtung 12 versehen ; einer wärmeisolierten und vorher erwärmten Sammelpfanne 13 für die Schlacke, die auf dem gleichen Sektor der Kreisbahn 3 wie die Giesspfanne für den Stahl 10 liegt. Zwischen dieser Giesspfanne und der Kokille ist an den Beinen des Portals 11 eine Rinne 14 angeordnet. Das Fassungsvermögen der Pfanne 13 für die Schlacke ist genau so gross wie das der Giesspfanne 10 für den Stahl.
Die Pfanne 13 ist mit einer Traverse 15 versehen, die an einem Laufkran aufgehängt werden kann.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermassen : Durch Kippen des Ofens 1 wird durch die Giessschnauze 2 und den Einguss 8 die auf dem gleichen Sektor der Kreisbahn wie der Ofen angebrachte Kokille 7 praktisch mit flüssiger Schlacke gefüllt (Stellung I).
Danach werden die Giesskarren auf der Kreisbahn 3 verschoben und nach wenigen Sekunden befindet sich die Kokille unter der Giesspfanne 10 für den Stahl. Der Stahl fliesst durch die Abstichöffnung 12 in die Kokille 7 und füllt diese unter gleichzeitiger Verdrängung des gleichen Volumens Schlacke (Stellung II).
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Gleichzeitig wird die nächste Kokille mit Schlacke gefüllt (Stellung I).
Anschliessend wird diese Kokille in Stellung II gebracht, um ihrerseits mit Stahl gefüllt zu werden usw-
Da jede Kokille zuerst in Stellung I mit der Menge Schlacke gefüllt wird, die der Stahlmenge entspricht, die sie in Stellung II aufnimmt und die Schlacke ersetzt, ist natürlich die Giesspfanne 10 für den . Stahl leer, wenn die Sammelpfanne 13 für die Schlacke voll ist. In diesem Moment wird die Pfanne 13 durch den Laufkran über den Schlackenofen 1 gehoben und ihr Inhalt in den Ofen gekippt.
Da die wiedergewonnene Schlacke noch flüssig ist. muss sie für den nächsten Guss nur erhitzt werden.
Alle Anordnungen sind also derart, dass die zwei erfindungsgemässen Verfahrensbedingungen erfüllt sind : maximale zeitliche Annäherung zwischen dem Vergiessen von Schlacke und Stahl, wirtschaftliche Rück- führung der Schlacke.
Bei einer andern Durchführungsform der Vorrichtung sind an Stelle der Kreisbahn zwei benachbarte, parallele Bahnen vorgesehen, auf denen die Giesskarren in entgegengesetzter Richtung laufen. An den beiden äusseren Enden dieser beiden Bahnen befindet sich eine Vorrichtung, die das Übergehen der Karren von einem Gleis auf das andere ermöglicht und so die Kontinuität des Vorganges sicherstellt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist in den nachstehenden Beispielen näher erläutert.
Beispiel l : Es wurde ein nichtrostender, titanfreier Stahl aus einem elektrischen Ofen vergossen, der folgende Zusammensetzung hatte :
EMI5.1
Eine Schlacke folgender Zusammensetzung :
EMI5.2
wurde geschmolzen und auf 16700C überhitzt. Mit dieser Schlacke wurde eine Kokille von 1000 kg Fas- sungsvermögen völlig gefüllt. Anschliessend wurde sofort das Metall aus einer Giesspfanne von 4 t durch eine Abstichöffnung von 27 mm Durchmesser in die Schlacke vergossen.
Die Schlacke floss im gleichen Verhältnis aus der Kokille, in dem diese mit dem Metall gefüllt wurde.
Parallel dazu wurde das gleiche Metall aus derselben Giesspfanne in eine gewöhnliche, nicht mit
Schlacke gefüllte Kokille gegossen. Die beiden Gussblöcke wurden verglichen und die Ergebnisse sind nachstehend angegeben :, a) Oberfläche : Der unter Schlacke vergossene Gussblock hatte keine Fehler. Der Vergleichsblock musste ziemlich stark abgedreht werden, was mit einem beträchtlicben Metallverlust verbunden ist (ein roher Gussblock von 1060 kg liefert z. B. nach dem Abspanen einen fertigen Block von nur 1000 kg). b) Mikrographische Reinheit : Es wurde die mikrographische Reinheit von runden Knüppeln von
500 mm Länge und 85 mm Durchmesser untersucht, die aus den beiden Blöcken gewalzt und stufenweise auf 75, 65 und 55 mm Durchmesser abgedreht worden waren.
Gezählt wurden die Fehler von mehr als
EMI5.3
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle enthalten :
EMI5.4
<tb>
<tb> Unter <SEP> Schlacke <SEP> vergossener <SEP> Block <SEP> Vergleichsblock
<tb> Fehler <SEP> von <SEP> mehr <SEP> als <SEP> Fehler <SEP> von <SEP> mehr <SEP>
<tb> 1 <SEP> mm <SEP> Länge <SEP> als <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> Länge <SEP>
<tb> 0 <SEP> 75 <SEP> 0 <SEP> 6 <SEP>
<tb> < j <SEP> 65 <SEP> 0 <SEP> 4
<tb> 55 <SEP> 0 <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Beispiel 2 : Der zu vergiessende Stahl war ein nichtrostender Titanstahl folgender Zusammenset- zung :
EMI5.5
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Bekanntlich ist nichtrostender Stahl dieses Typs infolge von Einschliessungen besonders schwer ohne innere Fehler herzustellen. Der Stahl war in einem elektrischen Ofen erschmolzen worden.
Weiter wurde eine Schlacke der folgenden Zusammensetzung hergestellt :
EMI6.1
die geschmolzen und auf 17000C erhitzt wurde. Diese Schlacke wurde in eine Kokille mit 1000 kg Fas- sungsvermögen gegossen, die sie völlig anfüllte. Anschliessend wurde sofort das Metall aus einer 4 t Giess- pfanne durch eine Abstichöffnung von 30 mm @ in die Schlacke vergossen.
Die Schlacke floss aus der Kokille in dem Masse ab. in dem das Metall zufloss.
Parallel dazu wurde das gleiche Metall aus der gleichen Giesspfanne in eine nicht mit Schlacke ge- füllte, gewöhnliche Kokille vergossen, deren Wände nicht ausgekleidet waren.
Nach dem Herausnehmen aus der Form wurden die beiden Gussblöcke verglichen und folgende Ergeb- nisse erhalten : a) Oberfläche : Die Oberfläche des unter Schlacke vergossenen Blockes hatte keinen Fehler und es brauchte nicht abgespant zu werden.
Der Vergleichsblock hatte zahlreiche Fehler und musste ziemlich stark abgedreht werden, was mit einem relativ beträchtlichen Metallverlust verbunden war (ein roher Gussblock von 1050 kg lieferte z. B. nach dem Abspanen einen Block von nur 1000 kg). b) Mikrographische Reinheit : Die mikrographische Reinheit runder Knüppel von 500 mm Länge und
85 mm < , die aus den beiden Blöcken gewalzt und stufenweise auf 75, 65 und 55 mm @ gedreht worden waren, wurde untersucht. Von jedem Gussblock wurden zwei Knüppel entnommen, einer vom Kopf, der andere vom Fuss.
Die sichtbaren Fehler von mehr als 10 mm Länge und die Fehler zwischen 1-10 mm Länge wurden bei diesen Barren gezählt. Die Ergebnisse sind in den nachstehenden Tabellen enthalten :
EMI6.2
<tb>
<tb> Unter <SEP> Schlacke <SEP> gegossener <SEP> Block <SEP> : <SEP>
<tb> Zahl <SEP> der <SEP> Fehler <SEP> von <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Fehler <SEP> mit <SEP> einer
<tb> mehr <SEP> als <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> Länge <SEP> Länge <SEP> zwischen <SEP> 1-10 <SEP> mm
<tb> Kopf <SEP> Fuss <SEP> Kopf <SEP> Fuss
<tb> 0 <SEP> 75 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP> 1
<tb> @ <SEP> 65 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 4
<tb> @ <SEP> 55 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 2
<tb> Vergleichsblock <SEP> :
<tb> Zahl <SEP> der <SEP> Fehler <SEP> von <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Fehler <SEP> mit <SEP> einer
<tb> mehr <SEP> als <SEP> 10 <SEP> mm <SEP> Länge <SEP> Länge <SEP> zwischen <SEP> l-10 <SEP> mm
<tb> Kopf <SEP> Fuss <SEP> Kopf <SEP> Fuss
<tb> @ <SEP> 75 <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> 17 <SEP> 42
<tb> 0 <SEP> 65 <SEP> 1 <SEP> 3 <SEP> 6 <SEP> 72
<tb> < ) <SEP> 5505 <SEP> 42 <SEP> 80
<tb>
EMI6.3
dem Kopf wie aus dem Fuss ist zu beachten.
Beispiel 3 : Es handelt sich um das Vergiessen eines in einem elektrischen Ofen hergestellten Stahls für Knüppel der folgenden Zusammensetzung :
EMI6.4
EMI6.5
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Es wurde eine Schlacke det folgenden Zusammensetzung hergestellt :
EMI7.1
EMI7.2
EMI7.3
<tb>
<tb> Fehler <SEP> von <SEP> mehr <SEP> als <SEP> Fehler <SEP> von <SEP> weniger <SEP> als
<tb> 1 <SEP> mm <SEP> Länge <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> Länge
<tb> @ <SEP> 75 <SEP> 0 <SEP> 6
<tb> @ <SEP> 65 <SEP> 1 <SEP> 4
<tb> 55 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP>
<tb>
Während übliche Verfahren trotz erheblicher Sorgfalt keine fehlerfreien Blöcke ergeben, hat das Verfahren gemäss der Erfindung zu bisher unerreichten Ergebnissen geführt.
Zum Beweis für die Wichtigkeit der Schlackenzusammensetzung wird nachstehend ein Beispiel für die Durchführung des Verfahrens mit einer geeigneten Schlacke, wie auch mit einer sehr ähnlichen Schlacke, gegeben, die aber eine geringere Viskosität und eine kleinere Grenzflächenspannung hat.
Beispiel 4 : Aus einer Charge aus nichtrostendem, im elektrischen Ofen erschmolzenem Stahl der folgenden Zusammensetzung :
EMI7.4
wurden zwei Gussblöcke in Kokillen vergossen, von denen die eine mit einer Schlacke der folgenden Zusammensetzung
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die andere mit einer Schlacke der folgenden Zusammensetzung
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gefüllt war.
Beide Schlacken waren auf 16700C überhitzt und sehr schnell in die Kokillen vergossen worden. Das Vergiessen des Metalls erfolgte sofort danach.
Nach Herausnehmen aus der Form wurden die beiden Gussblöcke verglichen.
Der mit der ersten Schlacke hergestellte Block besass eine ausgezeichnete Oberfläche und brauchte nicht abgespant zu werden. Die mikrographische Reinheit war gut.
Der mit der zweiten Schlacke hergestellte Block enthielt dagegen beträchtliche Schlackeneinschlüsse und war unbrauchbar..
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Trotz ihrer grösseren Fluidität führte die zweite Scalacke also zu keinem brauchbaren Ergebnis.
Durch die Gegenwart von CaF, war ihre Grenzflächenspannung so gering, dass sich eine Emulsion aus Metall und Schlacke bildete, die nur schwierig getrennt werden konnte.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken mit glatter Oberfläche und. grosser innerer Reinheit durch Giessen des Metalls in eine flüssige. niedrigviskose, überhitzte Schlacke auf der Grundlage von Kieselsäure und/oder Aluminiumoxyd sowie Kalk und gegebenenfalls Magnesiumoxyd enthaltende Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokille schnell und praktisch vollständig mit der stark, vorzugsweise auf 17000C überhitzten, vorzugsweise sauren oder neutralen Schlacke gefüllt wird, die eine grosse Grenzflächenspannung gegenüber dem zu vergiessenden Metall aufweist, und das vorher gereinigte Metall unmittelbar danach in die flüssige Schlacke derart gegossen wird, dass sich zunächst Metall und Schlacke innig mischen und dann, vor Verfestigung des Metalls, trennen,
die abfliessende Schlacke wiedergewonnen und aufs neue verwendet wird.