Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Giessform, insbesondere für Rotationsguss. Beim Rotationsgiessen von Metallrohren unter Verwendung feuerfester Formen, wie Sandformen, wird das geschmolzene Metall in eine Form gegossen, welche mit feuer festem Material ausgekleidet ist, das auf der Innenfläche einen Überzug trägt. Ein all gemein bekanntes Verfahren beruht dabei auf der Verwendung einer sogenannten grü nen, das heisst feuchten, nicht gelohten Sand schicht, ein anderes auf der Verwendung einer ausgelobten trockenen Sandschicht.
Von diesen Verfahren wurde das mit grünem, feuchten Sande a1s das wirtschaft- lichere festgestellt, und zwar wegen des ge ringeren Zeitaufwandes und des Wegfalles der Kosten für das Ausloben der Form bei Verwendung des trockenen Sandes.
Auch er gibt dieses Verfahren auf Grund einer An zahl von Umständen bessere Gussergebnisse, Gussstücke, welche durch zentrifugal betätigte Grünsandformen erhalten wurden, vereinigen die gewünschten Eigenschaften von gewöhn lichem Sandgussmetall, wie hohe Wider standsfähigkeit gegen Korrosion (Zerfressen) und andere Einwirkungen, welche ein Zer- fallen des Metalles und eine Abkürzung der Existenzdauer der Rohre oder dergleichen zur Folge haben, mit den hochwertigen Eigen schaften von zentrifugal gegossenen Röhren,
wie zum Beispiel die grössere Dichtigkeit und Festigkeit und infolgedessen grössere Wider standsfähigkeit und eines höheren Elastizi- täts-Koeffizienten. Obgleich das Grünsand- Formverfahren ein hochwertiges Produkt lie fert, ist dasselbe bisher nicht mit handels technischem Erfolg angewendet worden, und zwar infolge der Bedingungen, welche beim zentrifugalen Giessen in Grünsandformen zu erfüllen sind; und welche bisher als nicht umgehbar angesehen wurden uncl auch nicht erfolgreich erfüllt wurden.
Von hervorragender Wichtigkeit ist zum Beispiel beim zentrifugalen Giessen in feuer festen Formen die Schwierigkeit, das Ein reissen und Auswaschen des Sandes durch die Wirkung des in den Formen eintretenden und dieselben durchfliessenden geschmolzenen Me- talles zu beseitigen. Ferner die besonders bei Grünsandformen .auftretende Schwierig keit, einen reinen Guss, ohne Narben und Blasen zu erzeugen.
Weitere Unannehmlich keiten, welche mit der Verwendung von Überzugsschichten verbunden sind, die nicht genübend mit der Sandschicht vereinigt sind, bestehen darin, dass diese Überzugsschichten vom durchfliessenden Metall (teilweise) auf genommen und fortgeführt werden, wodurch nicht nur Gussfehler an der Oberfläche des Gussstückes, sondern auch eine unzulässige Menge von Abfall entsteht. Ein weiterer mechanischer Nachteil ist die Unbeständig keit der Sandschicht, wenn die Form mit grosser Geschwindigkeit gedreht wird.
Diese und andere Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden und die durch zentrifugal betätigte Sandformen erhaltenen Gussprodukte erfolg reich in wirtsehaftlieher Weise herzustellen, ist der Hauptzweck der vorliegenden Erfin dung, die ein Verfahren zur Herstellung einer feuerfesten Giessform betrifft, bei der das geschmolzene Metall ohne die Störungen einfliesst, wie sie bei den bisherigen Verfahren auftreten, einer feuerfesten Giessform, welche eine Sandzusammensetzung besitzt, bei der die in früheren Fällen befundenen mechani schen Übelstände vermieden sind.
Um einen sauberen und fehlerfreien Guss zu erhalten, wird die Form mit einer Schicht versehen, welche einen haut- oder sehalenartiben Über zug aufweist, durch welchen die Sandober fläche befähigt wird, der einreissenden Wir kung des flüssigen Metalles zu widerstehen, und zwar dadurch, dass derselbe die Form wände für das fliessende Eisen undurch dringlich macht. Dieser schalenartige Über zug kann der abspülenden Wirkung des flüs sigen Eisens widerstehen und besitzt die Eigenschaft, mit der Gusshaut zu verschmel zen, so dass das Gussstück einen schützenden Überzug erhält.
Auf der anliegenden Zeichnung ist eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Aus führung des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht.
Fig. 1 stellt eine Form gemäss der Erfin dung im Längsschnitt dar und zeigt die feuerfeste Schicht und den auf der Innen fläche derselben vorgesehenen Überzug; Fib. 2 ist eine bleichartige Darstellung und zeigt die Beschaffenheit des Überzuges und der Schicht, nachdem der Former einen ersten oder mehrere Güsse ausgeführt hat.
Wie erwähnt, besteht die feuerfeste Schicht, welche in der Form vorteilhaft an- gewendet wird, aus einer Sandmischung, und zwar genauer grünem unausgelohtem (un gebranntem) Sand. Es wurde festbestellt, dass der Feuchtigkeitsgehalt der Sand mischung bei der Herstellung hochwertigen Gusses eine äusserst wichtige Rolle spielt, da der Sand in zu trockenem Zustande den Nach teil besitzt, dass er nicht genübend Bindekraft zeigt, in sich selbst zusammenzuhalten und der einreissenden und auswaschenden Wir kung des geschmolzenen Eisens und der Zen- trifnbalwirkunb der sich drehenden Form zu widerstehen.
Ist dagegen der Sand in zu feuchtem Zustande, so entsteht eine zu starke Entwicklung von Dämpfen und Gasen, die der Sand nicht mehr aufnehmen kann, mit dem Ergebnis, dass der Dampf statt aus der Form hinaus, in die Metallmasse eingepresst wird und blasigen und narbigen Guss verur sacht. Es wurde festbestellt, dass bei einem vorbestimmten Feuchtigkeitsgehalt und ge wissen Beimischungen der Sand die ge wünschte Konsistenz und die notwendigen Eigenschaften erhält, um einerseits die me chanischen Schwierigkeiten zu vermeiden, welche mit der durchwaschenden Wirkung des flüssigen Metalles verbunden sind, ander seits die nachteiligen Wirkungen der Dampf bildung zu verhindern.
Ferner wurde fest- gestallt, dass, um Eisen in einer Grünsand form richtig zu behandeln, so dass das Metall in derselben ohne Schädigung des Materials fliesst, die Art der Herstellung der Sand schicht von grosser Wichtigkeit ist, da es be sonders wiinchensnrert ist, class die Form schicht p;leicliförmige Dichtigkeit besitzt.
Zur @erstellun'-- der die gewünschten Eigenschaften aufweisenden Form wird zu nächst ein Slndbemiscli herbestellt, welches die -gehfolgend beschriebene Zusammenspt_ zunb besitzt und einen Feuchtigkeitsgehalt von 7 bis 11 % des Gemisches des trockenen Sandes aufweist. Die Form oder der Form kasten wird mit dem Sand ausgekleidet und dieser mittelst einer Stossramme festgerammt.
Für die Sandsehicht wird vorteilhaft ein Gemisch von Kieselsand, Formsand und scharfem Kiessand verwendet, welches 7 bis 11 % Feuchtigkeit enthält, die, wie vor stehend erwähnt, aus dem Gewicht des trockenen Sandes berechnet sind. Es wurde herausgefunden, dass nachstehendes Gemisch ein vorteilhaftes Resultat ergibt.
EMI0003.0001
Kieselsand <SEP> 50%
<tb> (Scharfer) <SEP> Kiessand <SEP> 35%
<tb> Formsand <SEP> 15% Die rationelle Untersuchung dieses Sand gemisches hat folgende Bestandteile ergeben:
EMI0003.0002
Quarz <SEP> 80-85%
<tb> Thon <SEP> 5-l0%
<tb> Feldspat <SEP> 5-10%
<tb> Ungebundenes <SEP> Wasser <SEP> 7-11% Dieses Gemisch zeigte die gewünschte Bindekraft, um die durchwasehen de Wirkung auszuhalten und jedem Bestreben zu wider stehen, infolge er raschen Rotation der Form durchzubrechen. Gleichzeitig ist bei demsel ben der Wassergehalt nicht so gross, dass eine Dampf- und Gasbildung stattfindet die, wie bisher, schädlich wirken würde.
Damit Eisen in Grünsandformen richtig behandelt werden kann, ist es, wie festge stellt wurde, von grosser Wichtigkeit, dass die Form in gleichmässiger Dichte gerammt (ein gestampft) wird. Dies wird am besten durch Anwendung eines Stoss-Rammverfahrens er reicht, das mittelst Luft oder Elektrizität ausgeführt werden kann. Zu diesem Zwecke wird die Form in senkrecher Lage auf eine Stoss-Rammvorrichtung aufgesetzt, die Lehre eingefügt und der Sand in die Form gefüllt. Der Stampfvorgang kann entweder vor sich gehen, nachdem die Form mit Sand gefüllt ist oder während des Einfüllens des Sandes und wird fortgesetzt, bis der Sand auf die gewünschte Dichte zusammengedrückt ist.
Wenn auch die Dichte vom einen Ende der Form zum andern nicht gleichmässig ist, da sie sich von einem besonders hohen Grade am untern Ende der Fosm zu einer geringeren Dichte im obern Ende derselben verändern kann, so verändert sich dieselbe doch vom Boden zum obern Teil der Form gleichmässig, und es wurde gefunden, dass nicht abwech selnd harte und weiche Stellen oder Ab schnitte entstehen, wie .dies bei andern Me thoden, z. B. beim Einstampfen von Hand, der Fall ist.
Diese abwechselnd harten und weichen Stellen verursachen aber ein Auf blähen und Riss gwerden der Formfläche und daher eine mangelhafte G.usshaut, wenn das Metall in die Form gegossen wird.
Fig. 1 der anliegenden Zeichnung zeigt schematisch eine Form mit der Sandschicht nach dem Einstampfvorgange. Dieselbe be steht aus einem (röhrenförmigen) Form kasten 10, welcher mit verteilt angeordneten Lochungen 11 versehen ist. Diese Lochungen bilden Auslassöffnungen für die Gase und Dämpfe, .die beim Giessen erzeugt werden. Dieser Formkasten ist mit dem glockenförmi gen Endteil versehen, wenn Rohre hergestellt werden sollen, die ein erweitertes Ende be sitzen.
An der innern Wandung dieser Form liegt die Sandsehicht 13 an, welche eine gleichmässige oder vielmehr sich gleichmässig ändernde Dichte besitzt, die durch das Stoss ramimverfahren erzeugt ist.
Die Erstellung eines Überzuges für die feuerfeste Schicht, welcher der Wirkung des Aufreissens beim Einfüllen des Metalles wirk sam Widerstand leistet und welcher so mit der Schicht vereinigt ist, dass das Brechen und Einreissen desselben durch das geschmol zene Metall verhindert wird, ist von höchster Wichtigkeit, insbesondere bei zentrifugal be tätigten feuerfesten Formen.
Es wurden bisher schon zahlreiche Arten solcher Überzüge für gewöhnliche Sand formen vorgeschlagen und angewendet, um eine saubere Trennung der Gussstücke vom Sand zu erreichen und Güssteile von der ge wünschten Färbung zu erhalten. Diese Über züge bestanden aus pulverigen, flüssigen oder plastischen Stoffen, wie Graphit, Kohle, Ton etc., welche auf die Innenfläche der Sandschicht aufgetragen, wurden.
Nach dem Ausführungsbeispiel wird ein Überzugsmaterial angewendet, das auf die Oberfläche der feuchten Sandschicht in pul verigem Zustande aufgetragen wird, wobei dieses Material die Eigenschaft besitzt, von der Sandschicht Feuchtigkeit zu absorbieren, rasch eine Schicht zu erzeugen, welche einen zähen, haut- oder schalenartigen und in höchstem Masse feuerfesten Überzug bildet, geringes Wärmeaufnahmevermögen besitzt und eine für das geschmolzene Metall un durchdringliche Formwandung bildet. Es wurde festgestellt, dass ein derartiger Über zug durch den Gebrauch von natürlichem Zement hergestellt werden kann, der ein pul veriges Produkt ist, das durch Rösten eures tonhaltigen Kalksteines bei einer Tempera tur, die gerade genügt, das Kohlendioxyd auszutreiben, gewonnen wird.
Der pulverförmige natürliche Zement kann auf die Fläche der Grünsandform mit- telst geeigncter Vorrichtungen aufgetragen werden. In Fig. 1 der Zeichnung ist dieses Auftragen des Zementes veranschaulicht. Derselbe bildet unmittelbar nach dem Auf tragen einen Überzug 14.
Sobald der Zement aufgetragen ist, be- ginut derselbe aus der Sands Rieht Feuchtig keit zu absorbieren und erzeugt durch che mische Reaktion rasch eine Schicht, welche anstatt eines weichen, pulverigen Überzuges einen haut- oder schalenartigen Überzug bil det, welcher grosse Widerstandsfähigkeit gegen die einreissende Wirkung des flüssigen Eisens besitzt. In Fig. 2 der Zeichnung ist I4' der erzeugte schalenartige Überzug.
Ausserordentlich vorteilhafte Eigenschaften des Zementüberzuges gemäss der Erfindung sind die rasche Haut- und Schalenbildung, welche ohne Anwendung von Hitze vor sich geht und die Tatsache, dass der natürliche Zement gegenüber andern Ü berzugsmateria- lien und sogar gegenüber andern Zement arten, welche sich bei der Schalenbildung zusammenziehen und von der Sandfläche losspringen, sich bei der Überzugsbildung ausdehnt, mit dem Ergebnis, dass die Über zugsschicht das Bestreben hat, sich zu ver- dichten und in die eigentliche Sandform und zwischen die an der Oberfläche befindlichen Sandhörner einzudringen, so dass dieselbe praktisch ein Bestandteil der Sandschicht wird.
Die Wirkung hiervon ist, dass die Sandschicht hohe Widerstandsfähigkeit gegen die einreissende Wirkung des in die Form einfliessenden Metalls erhält. Ein anderes vorteilhaftes Merkmal des Zementüberzuges in chemischer Beziehung ist dessen neutraler Charakter.
Während in den meisten Fällen der Naturzement in seinem natürlichen Zustande zur Anwendung gelangt, ist es in manchen Fällen wünschenswert, denselben mit einem geringen Prozentsatz, z. B. 5 bis 10% eines fettigen Stoffes, wie Graphit oder Talk, zu vermischen, welcher als ein Schmiermittel bei der Verteilung des Zementes auf der Formfläche wirkt.
In manchen Fällen, und zwar, wenn eine verhältnismässig dicke Überzugsschicht wün schenswert ist, kann die freie Fläche der Zementschicht mittelst eines Sprüh- oder Zerstäubungsapparates mit Feuchtigkeit im prägniert werden, so dass die Oberfläche der Zementschicht rasch durch und durch ab bindet. Dieses Auftragen von Flüssigkeit auf die innere Fläche der Zementschicht in der üblichen Weise ist in Fig. 1 der Zeich nung veranschaulicht, wobei 15 einen Sprü- her oder Zerstäuber darstellt, der in Längs richtung der Form bewegt werden kann, um Dampf, oder eine sonstige Zerstäubmng:,- flüssigkeit auf die Schichtfläche aufzutragen.
Der auf der Sandschicht erzeugte Über- zrt,g@ besitzt infolge seines zähen haut- oder schalenartigen Charakters auch die Eigen schaft, dass er durch die Hitze des geschmol zenen Metalles schmilzt, wenn dieses sich in der Form verteilt hat. Dieses Zusammen schmelzen des Zenrerrtes mit dem Metall be wirkt. dass ein grosser Teil des ersteren auf dem vollendeten Gussstück bleibt und so eine schützende Hülle ergibt.
Es ist wohl be kannt, dass Zement bei allen Eisenprodukten das Zerfressen hemmt, und es wurde durch Versuch festgestellt, class der Zementüberzug der Aussenfläche des Gussstückes wesentlich zu dessen Widerstandsfähigkeit gegen Zer fressen beiträgt. Es muss auch bemerkt wer den, dass infolge der nichtleitenden Eigen schaften des Zementüberzuges der Sand schicht verhindert wird, dass der Sand beim Giessvorgang eine genügend hohe Tempera tur annimmt, um mit dem Zement zu ver schmelzen, so dass die zementüberzogene Röhre oder dergleichen sich leicht vom Sande trennt.
Obgleich vorteilhaft das er wähnte feuchte Sandgemisch mit dem Na turzementüberzug angewendet wird, können selbstverständlich auch mit andern Sand gemischen zufriedenstellende Ergebnisse er zielt werden.
Es wurde festgestellt, dass ein Teil des äussern zementhaltigen Überzuges des Guss stückes, insbesondere jener Teil desselben, der als äusserster, das heisst von der Guss- schale des Gussstückes am weitesten ent fernte Teil sich in einem verhältnismässig unfesten Zustande befindet und durch star kes Bürsten oder Abreiben entfernt werden kann. Um diese Lage oder Schicht des Überzuges zu fixieren und zu härten, kann dann das Gussstück einer Härtebehandlung unterworfen werden, welche jedoch nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung gehört.