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Verfahren zur Herstellung lunkerfreier bzw. sehr lunkerarmer Stahlblöcke
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung lunkerfreier bzw. sehr lunkerarmer Stahlblöcke.
Unter den zahlreichen bekannten Verfahren zur Verringerung von Lunkern in Stahlblöcken sind die- jenigen am wirksamsten, bei denen der obere Teil des Metalls im Innern des Giesskopfes im geschmolzenen Zustand gehalten wird, indem ihm durch exotherme Zusätze, einen Lichtbogen oder eine Flamme, Wärme zugeführt wird. Die Wärmekapazität bei diesen Verfahren ist aber im allgemeinen nur sehr gering, und bei einigen von ihnen ändert sich die Zusammensetzung der obersten Blockschicht durch den Einschluss unerwünschter Zusatzstoffe oder durch Reaktion mit gewissen Bestandteilen des Stahls.
Es ist auch schon bekannt, das in der Kokille nach dem Guss enthaltene Metall mit einer flüssigen Schlackenschicht zu bedecken, die durch Zusatz wärmebildender Stoffe erwärmt werden kann. Dieses Verfahren weist gegenüber dem vorher beschriebenen zwar den Vorteil auf, dass das Metall nicht durch die wärmebildenden Zusätze verunreinigt wird, aber es ist mit ihm dennoch nicht möglich, die Oberfläche der Gussblöcke und ihre innere Reinheit zu verbessern.
Die angegebenen Nachteile werden durch das Verfahren gemäss der Erfindung beseitigt, bei dem das Vergiessen des Metalls vor der vollständigen Füllung des Giesskopfes abgebrochen und die oberste Schicht des Gusskopfes während seiner Abkühlung und Erstarrung mit einer flüssigen Schlacke solcher Zusammensetzung, Temperatur und Dicke bedeckt ist, dass Wärmeverluste nach oben beschränkt werden und eine vorzeitige Erstarrung des Gusskopfes vermieden wird.
Die flüssige Schlacke wird, wenigstens bis zur fast vollständigen Erstarrung des Metalls, auf einer über ihrem Schmelzpunkt liegenden Temperatur gehalten, indem ihr Wärme zugeführt wird, durch die die Verluste ausgeglichen werden, die bei Berührung ihrer Oberfläche mit der Atmosphäre und den Sei- tenflächen des Giesskopfes entstehen.
Für die Durchführung des Verfahrens wird das Metall z. B. nach der franz. Patentschrift Nr. 1. 128. G82 bzw. nach der franz. Zusatzpatentschrift Nr. 67. 979 in eine vorher mit flüssiger Schlacke gefüllte Kokille gegossen und der Guss des Metalls rechtzeitig abgebrochen, so dass nach beendetem Guss über dem Metall noch eine Schicht flüssiger Schlacke gewünschter Dicke verbleibt.
Die Schlacke muss so zusammengesetzt sein, dass sie bei der Erstarrungstemperatur des Metalls flüssig ist und keine Stoffe in das Metall eingeführt werden, die dessen Analyse in nachteiliger Weise beeinflusen. Das Wärmeleitvermögen der Schlacke ist vorzugsweise gering, damit sie als Wärmestau gegen Hitzeverluste nach oben wirkt und die in ihr erzeugte Wärme nicht zu schnell durch die Oberfläche in Berührung mit der Luft abgeführt wird.
Vorteilhafterweise werden Schlacken gemäss den erwähnten franz. Patentschriften verwendet.
Die Schlacke muss auf einer Temperatur gehalten werden, die über der Temperatur liegt, bei der das Metall zu erstarren beginnt. Die Schlackenschicht muss genügend dick sein, um das Metall sofort gegen Wärmeverluste nach oben abzuschirmen und damit der Schlacke auf jede bekannte Weise die gegebenenfalls erforderliche Wärme zugeführt werden kann. Im allgemeinen genügt eine Dicke von 10 bis 20 cm.
Die Zufuhr von Wärme in die Schlacke während der Abkühlung und Erstarrung des Gussblockes ist für das erfindungsgemässe Verfahren wesentlich. Die Wärmezufuhr kann durch Zusatz wärmeerzeugender Stof-
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schenräumen : während der Erstarrung des Gussblockes auf die Schlacke geworfen.
Diese Zusätze können z. B. wie folgt zusammengesetzt sein :
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<tb>
<tb> a) <SEP> 1/3 <SEP> Aluminium. <SEP> 1/3 <SEP> Fez0 <SEP> und/oder <SEP> Fe <SEP> 0 <SEP> Eisenoxyd, <SEP> 1/3 <SEP> Mangandioxyd, <SEP>
<tb> b) <SEP> 1/3 <SEP> Aluminium, <SEP> 2/3 <SEP> Fez <SEP> und/oder <SEP> Fe <SEP> 0, <SEP>
<tb> c) <SEP> 281a <SEP> Silizium, <SEP> 161o <SEP> Aluminium, <SEP> 28% <SEP> Fe. <SEP> 0. <SEP> und/oder <SEP> Fez <SEP> Mangandioxyd.
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Zur Einführung von Wärme in die das Metall bedeckende, geschmolzene Schlacke können auch andere bekannte Verfahren verwendet werden, z. B. kann ein elektrischer Lichtbogen zwischen einer in der Schlacke befindlichen Elektrode und einer zweiten, etwas über der Schlacke angebrachten Elektrode gebildet werden, oder die Schlacke wird als elektrischer Widerstand verwendet, indem zwei oder mehr mit einer einphasigen oder dreiphasigen Stromquelle verbundene Elektroden in die Schlacke eingetaucht werden, oder die Oberfläche der Schlacke wird durch eine auf sie gerichtete Flamme erhitzt.
Bei dem älteren Verfahren, bei dem der Guss unter Schlacke durchgeführt wird, wird der feuerfeste Teil des Giesskopfes durch die Schlacke während des Vergiessens des Metalls vorerhitzt, wodurch seitliche Wärmeverluste des Metalls durch die Wände des Giesskopfes während der Erstarrung beschränkt werden.
Das neue Verfahren hat zahlreiche Vorteile. Es ermöglicht eine Erstarrung des oberen Teiles des Metalls in einer praktisch horizontalen Ebene. Die Oberfläche des Gussblockes ist dadurch eben, umsomehr, je langsamer die durch die Wärmezufuhr geregelte Geschwindigkeit der Abkühllmg verringert wurde. Dadurch wird das Entstehen von Lunkerhohlräumen vermieden und auf diese Weise die Grösse des vom Gussblock zuentfernenden Kopfes merklich verkleinert.
Diese Art der Erstarrung, die den oberen Teil des Gussblockes länger in einem geschmolzenen Zustand erhält, erleichtert das Aufsteigen der abscheidbaren Verunreinigung in den obersten Teil des Blokkes und verbessert so seine innere Reinheit.
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gossen. Nach dem Walzen wurden 120 kg fehlerhaftes Material aus dem Giesskopf verworfen.
In diese Kokille mit einem Fassungsvermögen von 1000 kg wurde eine Schlacke nach der franz. Pa- tentschriftNr. 1. 128. 682 gegossen. d. h. die Kokille wurde mitder flüssigen Schlacke angefüllt und direkt danach derStahl vergossen. währenddieSchlacke ausder Kokille abfloss ; das Eingiessen des Metalls wurde abgebrochen, als die Schlackenschicht über dem Metall 15 cm betrug.
Die Schlacke, mit der das Metall nach dem Vergiessen und während seiner Abkühlung bedeckt war, hatte folgende Zusammensetzung :
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Sie wurde 33 Minuten dadurch im flüssigen Zustand gehalten, dass 3, 3 kg einer exothermen Mischung aus 1, 1 kg Aluminium, 1, 1 kg Fe 0 und 1. 1 kg Mangandioxyd in Mengen von 300 g alle 3 Minuten zugesetzt wurden. Nach dem Walzen musstennur 25 kgfehlerhaftes Metall aus dem Giesskopf des Gussblockes verworfen werden. Die Verbesserung, bezogen auf das Gewicht des fehlerfreien Gussblockes, betrug 95 kg, d. h. fast 10% des Gewichtes des rohen Blockes.
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