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Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken
Das Stammpatent Nr. 207507 betrifft ein 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, welches dadurch gekennzeichnet ist, 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.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein solches Verfahren zur Herstellung von Gussblöcken, insbesondere aus Stahl, bei dem das Metall direkt aus der Giesspfanne, die vorzugsweise um die Giessschnauze drehbar ist, in die Kokille entleert wird.
Dieses an sich bekannte Giessverfahren wird in der Praxis jedoch nur in bestimmten Giessereien für kontinuierliches Giessen angewendet und ohne dass es bisher gelungen ist, die Nachteile des Verfahrens gänzlich zu beheben.
Wird das geschmolzene Metall direkt über die Schnauze der Giesspfanne in die Kokille gegossen, so ist der Giessstrahl schräg und unsymmetrisch und schlägt häufig gegen die Wandungen der Kokille. Dadurch werden die flüssigen Tröpfchen in verschiedene Richtungen geschleudert, bleiben an den Wandungen haften, erstarren dort und bilden dann kalte Tropfen im Gussblock. Es wurde versucht, diese Nachteile durch Anbringen eines meist aus einem Sieb bestehenden Dämpfers zwischen Giesspfanne und Kokille zu mildern, durch den der Giessstrahl zwar in die richtige Richtung gelenkt wird, zwangsläufig aber auch seine Berührungsflächen mit der Atmosphäre vergrössert werden.
Die schon verhältnismässig grosse Berührungsfläche des unsymmetrischen, flachen Strahles wird durch die Turbulenz des Strahles und durch den zwischengeschalteten Dämpfer erneuert und vergrössert, so dass die Möglichkeit von Reaktionen zwischen Luft und Metall noch erhöht wird.
Wenn keine Vorsichtsmassnahmen getroffen werden, fliesst ausserdem gleichzeitig mit dem Metall aus der Giesspfanne Schlacke in die Kokille und findet sich wenigstens zum Teil in Form nichtmetallischer Einschlüsse im Gussblock wieder.
Wegendieser Nachteile wird zum Giessen von Stahl meist ein Verfahren verwendet, bei dem der Stahl aus dem Boden einer Pfanne fliesst, die mit einer Schliessvorrichtung aus Düse und Stopfen versehen ist. Aber auch dieses Verfahren hat gewisse Nachteile : So ist der Strahl unregelmässig, die Düse lässt sich nur schwierig schliessen, die feuerfesten Teile unterliegen starker Abnutzung und starkem Verschleiss und Im gegossenen Metall finden sich nichtmetallische Einschlüsse.
Der Strahl ist nur dann gleichmässig und zylindrisch, wenn sich der Pfropfen leicht aus der Düse löst, d. h. wenn die Form der Düsenöffnung nicht durch angesetzte Verunreinigungen oder durch Anfressungen verändert worden ist. Aber auch das leichte, reibungslose Öffnen und Schliessen der Verschlussvorrichtung
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hängen von dem Ineinanderpassen von Düse und Stopfen ab und gehen nur dann leicht vor sich, wenn Düse und Stopfen nicht verschlackt sind, keine Risse aufweisen oder aneinander backen. Diese Zwischenfälle können eintreten, wenn eine gewisse Zeit zwischen dem Anfüllen der Pfanne und ihrem ersten Öffnen oder zwischen dem Schliessen und Wiederöffnen vergeht, z. B. bei einer Behandlung des Metalls in der Pfanne, bei Kontrollen oder bei Entnahme von Proben.
Die gleichen Gefahren treten auch bei extremen Giesstem- peraturen auf, bei grosser Hitze kann Metall infolge der schnellen Verschlackung der Schliessvorrichtung entweichen, bei sehr niedrigen Temperaturen können Düse und Stopfen aneinanderbacken.
Im übrigen sind das feuerfeste Material, aus dem Düse und Stopfen bestehen, und die den Stopfen an- treibenden Metallstange weniger temperaturbeständig als die Auskleidung der Giesspfanne, so dass durch das oft erforderliche Vorheizen der Pfanne auf hohe Temperaturen die Schliessvorrichtung beschädigt und ein vermehrter Verbrauch der notwendigerweise mit hoher Präzision gearbeiteten feuerfesten Teile verur- sacht wird, d. h. aber, dass die Vorheiztemperaturender Pfanne nach oben begrenzt sind.
Schliesslich finden sich in den Gussblöcken nichtmetallische Teilchen, die von der Verschlackung oder dem Abrieb der Pfannenauskleidung durch das Metall oder der Schliessvorrichtung herrühren und die, wenn auch in geringerem Masse, die oben mit Bezug auf das Abgiessverfahren angeführten Fehler hervorrufen, wie Risse, brüchige Stellen und Einschlüsse.
Diese Nachteile werden durch das Verfahren gemäss der Erfindung behoben, bei dem das Abgiessverfahren im Verlaufe eines Vergiessens unter Schlacke nach Patent Nr. 207507 vorgenommen wird, wobei das
Metall in eine Kokille gegossen wird, die eine flüssige ;, niedrigviskose, überhitzte Schlacke auf der Grundlage von Kieselsäure und/oder Aluminiumoxyd sowie Kalk und gegebenenfalls Magnesiumoxyd enthält.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird nun das Metall in die mit einer ausreichenden Menge flüssiger Schlacke gefüllte Kokille aus einer mit einer Schnauze versehenen Giesspfanne abgegossen, wobei die Pfanne vorteilhaft in an sich bekannter Weise um die Giessschnauze drehbar gelagert sein kann.
Je nach der Form der Kokille wird von der Pfanne in die Kokille entweder direkt abgegossen oder durch einen zwischengeschalteten Dämpfer, der ein einfacher Trichter zum Zentrieren des Strahls sein kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren vereinigt gewisse Vorteile des Giessverfahrens durch Ausgiessen des Metalls aus einer mit einer Schnauze versehenen Giesspfanne und des Giessverfahrens aus einer mit Düse und Stopfen am Boden versehenen Giesspfanne und schaltet die Mehrzahl ihrer Nachteile aus. So werden die nachteiligen Folgen beim Giessen vermieden, die durch das Öffnen und Schliessen der Schliessvorrichtung verursacht werden, und die Giessgeschwindigkeit kann während des Vergiessens durch Veränderung der Geschwindigkeit, mit der die Pfanne gekippt wird, geregelt und verändert werden.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren werden Einschlüsse von feuerfesten Teilchen im Gussblock vermieden, die sonst durch den Giessstrahl aus der aus Düse und Stopfen bestehenden Schliessvorrichtung herausgerissen werden ; damit entfällt gleichzeitig der hohe, durch das Ersetzen dieser Teile bedingte Verbrauch an feuerfesten Teilen.
Das Vorerhitzen der Giesspfanne auf hohe Temperaturen ist möglich und bereitet keine Schwierigkeiten mehr.
Da keine feuerfesten Teile der Schliessvorrichtung der Pfanne nach jedem Guss erneuert werden müssen, kann die Pfanne sofort wieder verwendet werden, solange sie noch heiss und mit einer dünnen Schicht zähflüssiger, nicht rissiger Schlacke bedeckt ist. Auf diese Weise wird die zum Erhitzen der Giesspfannen bei jedem Guss benötigte Wärme geringer und eine gegebene Produktionsmenge kann mit verringertem Materialverbrauch hergestellt werden.
Die Schlackenteilchen, die durch die gegebenenfalls in der Giesspfanne vorgesehene Zurückhaltevorrichtung entkommen, finden sich in der Schlacke wieder, durch die hindurchgegossen wird, sei es, dass sie beim Durchgang durch die Schlacke von dieser zurückgehalten werden, sei es, dass sie in die Emulsion aus Metall und Schlacke mitgerissen werden, die sich während des Giessens bildet und dann bei der Trennung des Metalls von der Schlacke in die Schlacke übergehen. Ebenso finden sich in der Schlacke Metalloxyde oder Nitride, die bei der Berührung des Giessstrahls mit der Atmosphäre entstehen können.
Infolge des Vorerhitzens der Giesspfanne, der Wiedererhitzung durch die Schlacke und der Stetigkeit des Giessverfahrens wird auch das kalte Giessen, das zwangsläufig aus metallurgischen Gründen angewendet wird und häufig an bestimmte Vorarbeiten, z. B. die Anwendung eines Vakuums, gebunden ist, möglich gemacht.'
Die erhaltenen Gussblöcke haben eine grosse innere Reinheit und eine gesunde Gusshaut und brauchen praktisch nicht abgespantzu werden.
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EMI3.1
EMI3.2
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<tb> :C <SEP> 1, <SEP> 03%
<tb> Si <SEP> 0, <SEP> 231o
<tb> Mn <SEP> 0, <SEP> 28%
<tb> Ni <SEP> 0, <SEP> 12% <SEP>
<tb> er <SEP> 1, <SEP> 52%
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EMI3.3
Das Metall wird in Kokillen mit einem Fassungsvermögen von 2 t vergossen, in denen sich flüssige, auf 16700C überhitzte Schlacke folgender Zusammensetzung befindet :
EMI3.4
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<tb> CaO <SEP> 48, <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
<tb> AltO3 <SEP> 36, <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
<tb> SiC <SEP> 15,1 <SEP> fui <SEP>
<tb> FeO <SEP> 0, <SEP> 3 <SEP> % <SEP>
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EMI3.5
Zwischen dem Füllen der einzelnen Kokillen wurde die Giesspfanne zurückgekippt, um das Giessen des Metalls zu unterbrechen. Das Füllen der Kokillen dauerte jeweils 1-4 min.
Auf diese Weise wurden 6 Gussblöcke von je 2 t Gewicht von grosser innerer Reinheit und mit ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften gegossen, die nicht spanabhebend bearbeitet werden mussten.
Um die innere Reinheit zu untersuchen, wurde eine viereckige Bramme von 85 mm Breite und 500 mm Länge stufenweise auf 75,65 und 55 mm 0 abgedreht, und die Fehler von unter und über 1 mm Grösse gezählt. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle enthalten :
EMI3.6
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<tb> Durchmesser <SEP> Zahl <SEP> der <SEP> Fehler
<tb> mm <SEP> von <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 1 <SEP> mm <SEP> von <SEP> weniger <SEP> als <SEP> 1 <SEP> mm
<tb> 75 <SEP> 0 <SEP> 1 <SEP>
<tb> 65 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> 55 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
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