Verfahren zur Herstellung von Netallblöeken in senkrechter, sich drehender Kokille. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken, insbesondere aus Stahl und Flusseisen in senkrechter; sich drehender Kokille, deren Drehgeschwindig keit während des Eingiessens allmählich und gleichmähig gesteigert wird. Nach dem Ver fahren können sowohl Massiv-, als auch Hohlblöcke hergestellt werden.
Volle Metallblöcke sind bisher meistens in der Weise gegossen worden, dass das Metall in eine ruhende Kokille eingegossen wurde. Dabei haben sich nun verschiedene Übelstände herausgestellt. Bei diesem Ver fahren blieben die meisten schlackenartigen und sonstigen Verunreinigungen in dein Me tall verteilt eingeschlossen und ausserdem bildeten sich beim Erstarren Seigerungen und Lunker, die eine erhebliche Qualitäts verminderung und Materialverlust herbeiführ ten. Dadurch ergab sich ein grosser Ausfall und Verteuerung der Fabrikation.
Es ist nun bekannt, um diese Übelstände zu vermeiden, derartige Hohlblöcke in Ko- killen zu giessen, die entweder nach dem Eingiessen des Metalles oder auch schon vorher in Drehung versetzt wurden, wie es in ähnlicher Weise beim Guss von Hohl blöcken ausgeführt wurde.
Es wurde zum Beispiel die Form oder Kokille mit geschmolzenem Metall teilweise gefüllt und dann in Drehung versetzt und während dieser Drehung wurde dann weiter Metall eingelassen bis die Form vollständig gefüllt war. Derartige Formen waren auch bereits mit einem Deckel und einem Aufsatz versehen mit einer sich nach oben erwei ternden Öffnung.
Dieses Verfahren, bei dem also ein Teil des Metalles bereits in die stillstehende Kokille eingegossen wird, hat den Mangel, dass sich am Umfang des Blockes ein Rand oder Absatz bildet, der das Fabrikat in den meisten Fällen für die Weiterverarbeitung unbrauchbar macht. Wenn nun, nachdem die Kokille in Drehung versetzt worden ist, weiter Metall eingegossen wird, so entstehen auch hierbei in dem fertigen Produkt, weil mit gleichbleibender Drehgeschwindigkeit ge arbeitet wird, Fehler.
Das in die Kokille eingegossene Metall, das beispielsweise bei Stahl eine Temperatur von 1600 hat, kommt einmal mit dem schon etwas erkalteten, vorher in die ruhende Kokille elngegossenen Metall und dann auch mit der im Verhältnis zu der Temperatur des Metalles selbst bei Anwärmung als kalt zu bezeichnenden Ko kille in Berührung. Hierbei verbindet sich das heissere Metall nicht vollkommen mit dem kälteren Metall. Es entstehen sogenannte Kaltschweissen, die, wie die Erfahrung ge zeigt hat, in dem fertigen Produkt Riss- und Schalenbildungen ergeben, die das Produkt für die Weiterverarbeitung unbrauchbar machen, besonders dann, wenn aus dem Produkt durch weitere Bearbeitung Hohl körper etwa im Walzverfahren hergestellt werden sollen.
Nach einem weiteren Vorschlage hatte man das flüssige Metall in eine senkrecht stehende, in Umdrehung versetzte Kokille eingegossen und war dabei in der Weise vorgegangen, dass zwecks Herstellung von Vollblöcken die Kokille in langsame Um drehung versetzt wurde, während sie zwecks Herstellung vor) Hohlblöcken in schnelle Umdrehung versetzt werden sollte.
Nach einem andern Verfahren wird die Kokille während des Eingiessens einer be stimmten Menge Metall in langsame Drehung und nach vollständigem Eingiessen dann in schnelle Umdrehung versetzt.
Auch diese Verfahren weisen die den erstgenannten Verfahren zugesprochenen Män gel auf, da auch bei ihnen entweder mit während des Giessens gleichbleibender Um drehungsgeschwindigkeit gearbeitet wurde oder aber ein Geschwindigkeitswechsel nach dem Eingiessen der für den zu giessenden Körper in Frage kommenden Metallmenge erfolgte. Einwandfreie Blöcke können auf diese Weise nicht erhalten werden. Die Fehler rühren daher, dass, wenn während des Giessens mit gleichbleibender Geschwin- digkeit gearbeitet wird; entweder die Dreh geschwindigkeit für den beginnenden Guss zu schnell oder- für den letzten Teil des Giessens zu langsam ist. Ein plötzlicher Ge schwindigkeitswechsel bedingt die Bildung von Absätzen oder dergleichen an der Aussenhaut, die die weitere Verarbeitung des Blockes erschweren.
Es ist auch bereits versucht worden, Hohlblöcke durch Schleuderguss in der Weise herzustellen, dass das Metall in eine senk recht stehende, sich drehende Kokille einge gossen, die Kokille dann in wagrechte Lage gebracht und weiter gedreht wurde. Dieses Verfahren hat sich aber einmal wegen seines allzu verwickelten und dahe: schwierigen und teuren Betriebes und durch die hohen Anlagekosten in die Praxis nicht einbürgern können. Es war mit diesem Verfahren nicht möglich, Blöcke aus Stahl oder Flusseisen in der Weise zu erzeugen, dass sie für die Weiterverarbeitung brauchbar waren.
Das Verfahren gemäss der Erfindung kann zum Beispiel in der Weise ausgeführt werden, dass die Steigerung der Geschwin digkeit von der Menge und Art des zrr ver- giessenden DZetalles abhängig gemacht wird, weil bei einer kleinen Menge das Metall die Geschwindigkeit der sich drehenden Ko kille schneller annimmt, als bei einer grö sseren und ebenso bei einem dünnflüssigen Metall schneller als bei einem dickflüssigen. Die Höchstgeschwindigkeit kann zur Her stellung von Massivblöcken derart begrenzt werden, dass es nicht zur Bildung eine. Hohlblockes kommt.
Man erhält so einen Block, der ein durchaus dichtes, fehlerfreies und gleich mässiges Gefüge besitzt, wodurch er sich für die Weiterverarbeitung und Herstellung von Fabrikaten höchster Qualität eignet. Die Änderung der Cxeschwirrdigkeit während des Giessens macht es auch möglich, die Wand stärke eines Hohlblockes in solchen Abmes sungen zu erhalten, da?) die spezifisch leich teren Verunreinigungen, wie Schlacken und Gase, nicht durch zu schnell erstarrendes Metall eingekapselt und festgehalten werden, sondern ihnen Zeit gelassen wird, sich durch das spezifisch schwerere, infolge der Zentri fugalkraft nach aussen gedrängte Metall nach der Innenwand des Hohlblockes ver drängen zu lassen, wodurch den Gasen Ge legenheit gegeben wird, zu entweichen.
Ausserdem wird durch die von der Aussen wand nach der Innenwand fortschreitende Erstarrung der Metallmasse die Bewegung für die Verunreinigungen nach der Innen fläche des Hohlblockes durch das noch flüs sige Metall hindurch gefördert.
Bei der Herstellung von Massivblöcken werden die Verunreinigungen in dem noch flüssigen Metall allmählich nach oben in den sogenannten verlorenen Kopf geschwemmt.
Die Entgasung des Metalles ist bei dem vorliegenden Verfahren, wie die Praxis ge zeigt hat, schnell und besser zu erzielen, als bei bekannten Verfahren, namentlich bei dem bisher verwendeten wagrechten Guss, da bei diesem das spezifische Gewicht des Metalles nicht in dem Masse auf die, Aus scheidung der Verunreinigungen einwirken kann wie bei dem senkrechten Gruss.
Bei der Herstellung von Massivblöckeii verfährt man zum Beispiel in der Weise, dass in die zunächst in langsame Drehung versetzte Kokille das Metall in fortlaufendem Strom eingegossen und die Umdrebungsge- .ichwindigkeit während des Eingiessens nach und nach gleichmässig gesteigert wird bis zu einem bereits erwähnten Höchstmass, das sich nach der) Abmessungen des Blo#-kes und der Art des Metalles richtet.
Bei die sem Vorgang wird der Scheitel des durch die Umdrehung in der Flüssigkeit erzeugten Paraboloids entsprechend zum Zulauf des Materials in die Höhe gehoben, so dass der Block sich allmählich von unten nach oben zu einem Vollblock ausbildet. Im weiteren Verlauf des Giessens wird der Scheitel des Paraboloids schliesslich ganz aus dem für die Verarbeitung bestimmten Blockteil her aus und in den sogenannten verlorenen Kopf gebracht werden, so dass dadurch alle Ver- unreinigungen ausserhalb des für die Weiter verarbeitung zu verwertenden Blockteils sich befinden.
Auf der Zeichnung ist eine Kokille, wie sie zu der Ausführung des Verfahrens be nutzt werden kann, in einem Ausführungs beispiel dargestellt.
Die Kokille a besitzt einen Deckel b mit einem zentralen rohrförmigen Aufsatz c. Wie punktiert angedeutet, ist durch diesen Auf satz die Möglichkeit geschaffen, den die Verunreinigungen enthaltenden Teil des Pa- raboloids allmählich in diesen Aufsatz hin einzubringen. Dabei tritt, wie die Zeichnung angibt, eine Verkleinerung der parabolischen Höhlung ein. .
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, weist der Aufsatz eine zylindrische Höhlung auf; die sich nach oben auch verjüngen kann. Dadurch unterscheidet sich dieser Aufsatz von bekannten Aufsätzen beim Schleuderguss, bei denen eine Erweiterung nach oben ein tritt. Wenn eine Erweiterung vorhanden ist, so wird, wenn das Metall etwa schon in den Aufsatz eingetreten \ist, dasselbe heraus geschleudert. Dies wird durch die Verenge- rung des Aufsatzes vermieden und es wird, wie punktiert angedeutet, die Möglichkeit geschaffen, den die Verunreinigungen ent haltenden Teil des Paraboloides allmählich in den Aufsatz hineinzubringen.
Dabei tritt, wie erwähnt, infolge Verengerung des Auf satzes eine Verkleinerung der parabolischen Höhlung ein. Man könnte@gewünschtenfalls einen allmählichen Übergang aus dem gro ssen Kokillendurchmesser in den kleineren Durchmesser des Aufsatzes herbeiführen. Vorzugsweise wird der Aufsatz c im (Tegensatz zu den bekannten Aufsätzen bei Gussformen aus demselben Metall wie die Kokille hergestellt. Man kann den Aufsatz auch, wie bisher üblich, aus isolierendem, feuerfestem Material herstellen.
Bei der Herstellung von Hohlblöcken wird beispielsweise das Metall in die zu nächst in langsame Drehung versetzte Ko kille in fortlaufendem Strom eingegossen und die Umdrehungsgeschwindigheit nach und nach gleichmässig gesteigert. Nach Beendigung des Eingiessens wird die Ge schwindigkeit so lange erhöht, bis sich ein Hohlblock von überall nahezu gleicher Wand stärke gebildet hat.
Sobald die Ausscheidungen der Verunrei nigungen der Metallmasse beendet und das Metall bis zu einem gewissen Grade erstarrt ist, kann zur schnelleren Abkühlung des Hohlblockes ein flüssiges oder gasförmiges Kühlmittel in den Hohlraum des Blockes eingebracht werden. Es wird dadurch be wirkt, dass der Block baldmöglichst aus der Kokille entfernt und diese zu dem nachfol genden Guss verwendet werden kann.
Process for the production of metal blocks in a vertical, rotating mold. The invention relates to a method for the production of metal blocks, in particular from steel and mild iron, in a vertical direction; rotating mold, the speed of which is increased gradually and evenly during pouring. After the process, both solid and hollow blocks can be produced.
Up to now, solid metal blocks have mostly been cast in such a way that the metal was poured into a static mold. Various evils have now emerged. With this process, most of the slag-like and other impurities remained enclosed in the metal and, in addition, segregations and cavities formed during solidification, which led to a considerable reduction in quality and loss of material. This resulted in a major failure and increased cost of manufacture.
In order to avoid these inconveniences, it is now known to cast such hollow blocks in molds, which have been set in rotation either after the metal has been poured in or also beforehand, as was carried out in a similar manner when casting hollow blocks.
For example, the mold or permanent mold was partially filled with molten metal and then set in rotation, and during this rotation metal was then further admitted until the mold was completely filled. Such forms were already provided with a lid and an attachment with an opening that widened upward.
This process, in which part of the metal is already poured into the stationary mold, has the disadvantage that an edge or shoulder forms on the circumference of the block, which in most cases makes the product unusable for further processing. If now, after the mold has been set in rotation, further metal is poured in, errors also arise in the finished product because the rotation speed is constant.
The metal poured into the mold, which, for example, has a temperature of 1600 in the case of steel, comes once with the already slightly cooled metal that was previously cast into the stationary mold and then also with the temperature in relation to the temperature of the metal itself when heated as cold significant Ko kille in touch. Here, the hotter metal does not combine completely with the colder metal. So-called cold welding occurs, which, as experience has shown, results in the formation of cracks and shells in the finished product, which make the product unusable for further processing, especially when hollow bodies are produced from the product through further processing, for example by rolling should.
According to a further suggestion, the liquid metal was poured into a vertical mold set in rotation and the procedure was that for the purpose of producing solid blocks, the mold was rotated slowly, while it was rotated slowly for the purpose of producing hollow blocks Rotation should be offset.
According to another method, the mold is rotated slowly while a certain amount of metal is being poured and then rotates rapidly after it is completely poured.
These methods also have the defects attributed to the first-mentioned method, since they either worked with a constant rotation speed during the casting or a change in speed took place after the pouring of the amount of metal in question for the body to be cast. Perfect blocks cannot be obtained this way. The errors stem from the fact that if you work at a constant speed during casting; either the rotation speed is too fast for the beginning of the casting or too slow for the last part of the casting. A sudden change in speed causes the formation of paragraphs or the like on the outer skin, which make further processing of the block difficult.
Attempts have also already been made to produce hollow blocks by centrifugal casting in such a way that the metal is poured into a vertical, rotating mold, the mold is then brought into a horizontal position and rotated further. However, this procedure has not been able to become naturalized in practice because of its overly complicated and dahe: difficult and expensive operation and the high investment costs. With this method it was not possible to produce blocks of steel or mild iron in such a way that they could be used for further processing.
The method according to the invention can be carried out, for example, in such a way that the increase in the speed is made dependent on the amount and type of Zrr encapsulated DZetalles, because with a small amount the metal the speed of the rotating Ko kille faster assumes than with a larger metal and also faster with a thin metal than with a thick one. The maximum speed for the manufacture of solid blocks can be limited in such a way that it does not lead to the formation of a. Hollow block comes.
The result is a block that has a very dense, flawless and uniform structure, which makes it suitable for further processing and manufacture of products of the highest quality. The change in the confusion during casting also makes it possible to maintain the wall thickness of a hollow block in such dimensions that the specifically lighter contaminants, such as slag and gases, are not encapsulated and held in place by metal that solidifies too quickly, but rather they are given time to let the specifically heavier metal pushed outwards by the centrifugal force push themselves towards the inner wall of the hollow block, giving the gases the opportunity to escape.
In addition, the progressive solidification of the metal mass from the outer wall to the inner wall promotes the movement of the impurities to the inner surface of the hollow block through the still liquid metal.
During the production of solid blocks, the impurities in the still liquid metal are gradually washed up into the so-called lost head.
The degassing of the metal is in the present method, as has shown in practice, faster and better to achieve than in known methods, namely in the previously used horizontal casting, since in this the specific weight of the metal does not affect the mass , Excretion of the impurities can act as with the vertical greeting.
In the production of solid blocks, for example, one proceeds in such a way that the metal is poured continuously into the mold, which is initially set in slow rotation, and the rotation speed is gradually increased during the pouring up to a maximum level already mentioned, which depends on the) dimensions of the block and the type of metal.
In this process, the apex of the paraboloid generated by the rotation in the liquid is raised in accordance with the inflow of the material, so that the block gradually forms from bottom to top to form a full block. In the further course of the casting, the apex of the paraboloid is finally brought completely out of the block part intended for processing and into the so-called lost head, so that all the impurities are outside the block part to be used for further processing.
In the drawing, a mold as it can be used to carry out the method is shown in an execution example.
The mold a has a cover b with a central tubular attachment c. As indicated by dotted lines, this essay creates the possibility of gradually introducing the part of the paraboloid containing the impurities into this essay. As the drawing indicates, the parabolic cavity is reduced in size. .
As can be seen from the drawing, the attachment has a cylindrical cavity; which can also taper towards the top. In this way, this essay differs from known essays in centrifugal casting, in which an upward expansion occurs. If there is an enlargement, if the metal has already entered the attachment, it will be thrown out. This is avoided by narrowing the attachment and, as indicated by dotted lines, the possibility is created of gradually bringing the part of the paraboloid containing the impurities into the attachment.
As mentioned, the parabolic cavity is reduced in size due to the narrowing of the attachment. One could, if desired, bring about a gradual transition from the large diameter of the mold to the smaller diameter of the attachment. The attachment c is preferably made from the same metal as the mold, as opposed to the known attachments in casting molds. The attachment can also be made from insulating, refractory material, as was customary up to now.
In the production of hollow blocks, for example, the metal is poured continuously into the Ko kille, which is initially rotated slowly, and the speed of rotation is gradually increased. After the pouring is complete, the speed is increased until a hollow block of almost the same wall thickness has formed everywhere.
As soon as the precipitation of the impurities in the metal mass has ended and the metal has solidified to a certain extent, a liquid or gaseous coolant can be introduced into the cavity of the block to cool the hollow block more quickly. The effect is that the block is removed from the mold as soon as possible and this can be used for the subsequent casting.