CH351719A - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von schweren Stahlblöcken, z.B. Schmiedeblöcken, mit guten mechanischen Eigenschaften im Innern - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von schweren Stahlblöcken,  z. B. Schmiedeblöcken, mit guten mechanischen Eigenschaften im     Innern       Es ist bekannt, die     Warmhauben    von Stahlblöcken  nach dem Guss zu beheizen. Durch diese Massnahme  wird eine Verringerung der     Primärlunker    sowie eine  Materialersparnis beim verlorenen Kopf angestrebt.  



  Von der     Anmelderin    ist bereits vorgeschlagen  worden, Blöcke nach dem Vergiessen unter einer       Blockkopffeinung    zum Erstarren zu bringen. Hierbei  wird nach dem Guss des Blockes der flüssige     Stahl    mit  einer     oxydarmen,    vorzugsweise     karbidischen        Feinungs-          schlacke    bedeckt, die mittels eines elektrischen Licht  bogens flüssig und reaktionsfähig gehalten wird. Bei  der Anwendung der     Blockkopffeinung    nach vorliegen  den Patenten soll die Erstarrung des Blockes möglichst  von unten nach oben gerichtet sein.  



  Die Blöcke zur Herstellung von hochwertigen  Schmiedestücken, welche im Innern einwandfreie  mechanische Eigenschaften aufweisen sollen, werden  zu Blöcken mit einem bestimmten Schlankheitsgrad  vergossen. Eine kennzeichnende Verhältniszahl von  Länge zum Durchmesser ist hierdurch gegeben. Je  kleiner diese Verhältniszahl ist, um so kürzer und  dicker ist der Rohblock. Bei einem Block mit kleiner  Verhältniszahl liegt der Vorteil darin, dass die Er  starrung besser von unten nach oben gerichtet ist und  dadurch Verminderung von     Lockerstellen    im     Innern     bzw. Verbesserung der mechanischen Eigenschaften  im Innern auftreten.

   Der Nachteil dieser Blockform  ist ein langsameres Erstarren, wobei sich starke     Seige-          rungen    ausbilden, die wieder Verschlechterungen der  mechanischen Eigenschaften mit sich bringen. Man  hat sich daher bemüht, zur Vermeidung der starken       Seigerungen    die Verhältniszahl nicht zu klein zu wäh  len, und einen entsprechenden Schlankheitsgrad der  Blöcke bevorzugt.    Wird eine     Blockkopfbeheizung    nach dem Guss von  Blöcken angewandt, so tritt durch die zugefügte Ener  gie im oberen Teil des Blockes eine verzögerte Er  starrung und damit stärkere Ausbildung von     Seige-          rungen    mit ihren unerwünschten Folgen auf.

   Es war  daher verständlich, dass sich die     Blockkopfbeheizung     nicht im erwarteten Umfange bei der Herstellung  hochwertiger Schmiedeblöcke einbürgern konnte.  



  Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass,  wenn ein Block aus     üblich    erschmolzenem Stahl im  Vakuum vergossen wird, hierbei wesentliche Bestand  teile schädigender Gase, z. B. Wasserstoff um 50%,  Sauerstoff um 60% und Stickstoff um 30%, während  des Gusses aus dem Stahl herausgezogen werden. Es  ist durch die neueste Forschung bekannt, dass gerade  diese Gase stark zu     Seigerungen    neigen und in Ver  bindung mit den     Seigerungen    der anderen Eisen  begleiter (Gebiet der Schattenlinien)     eine    gefürchtete       Qualitätsverminderung    ergeben.

   Es konnte nun fest  gestellt werden, dass bei dem niedrigen Gasgehalt die  Gase infolge der Vakuumbehandlung kaum noch zu       Seigerungen    neigen und dass hierdurch die durch den  Schwefel- und Phosphorgehalt gekennzeichneten     Sei-          gerungsgebiete    ihre Gefährlichkeit eingebüsst haben.  



  Bei Anwendung des     Vakuumblockgusses    kann  daher die     Blockkopffeinung    ohne Gefahrenmomente  angewandt werden. Darüber hinaus kann das Verhält  nis von Länge zu Breite klein     gehalten    werden und  damit durch wesentliche Vergrösserung des Warm  haubenquerschnittes unter     Verringerung    der Hauben  höhe die Angriffsfläche der     Blockkopffeinung    ver  grössert werden.

   Hierdurch tritt ebenfalls eine Ver  grösserung des     Einflussgebietes    der     Blockkopffeinung     auf, wodurch vornehmlich in der Mitte des Blockes  die Erstarrung von unten nach oben gelenkt wird und      dadurch die     Lockerstellen    wesentlich verringert wer  den. Gleichzeitig sorgt die     desoxydierende    Reaktion  der Schlacke mit dem Stahl dafür, dass     oxydische    oder       sulfidische    Bestandteile durch die Reaktion ihres  nichtmetallischen Charakters enthoben und damit  unschädlich gemacht werden.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass ein Block von 25 bis zu mehreren       Hundert    Tonnen Gewicht durch     Einlaufenlassen    eines  Giessstrahles in eine     Stahlwerkkokille    mit einem Grö  ssenverhältnis der Länge zur     lichten    Weite kleiner  als 1,6 gegossen wird, wobei die Kokille sich in einem       Unterdrucksraum    befindet, in dem ein absoluter       Druck    zwischen 30 und 0,1     Torr.    herrscht,

   sodann  nach Beendigung des Giessens und der Vakuum  behandlung der flüssige Stahl mit einer schwer  metalloxydarmen     desoxydierenden        Feinungsschlacke     bedeckt und unter Aufrechterhaltung der     desoxydie-          renden    Eigenschaften der Schlacke eine Blockkopf  beheizung mittels Lichtbogens vorgenommen, bei der  die zugeführte Energie so hoch bemessen wird, dass  eine     allmähliche    Erstarrung der Blöcke von unten  nach oben stattfindet, wobei über der Schlacke und  dem Lichtbogen ein     Luftabschluss    vorgesehen wird.  



  Zu den     einzelnen    Massnahmen sei folgendes be  merkt:  Durch das Giessen im Vakuum bei Drücken zwi  schen 30-0,l     Torr.    wird der grösste Teil der schäd  lichen Gase aus dem Stahl herausgeholt, so dass eine  langsame Erstarrung im Blockkopf keine schädlichen       Seigerungsgebiete    ergibt. Werden Drücke über  30     Torr.    angewandt, so ist der Gasentzug nicht mehr  gross genug, um die erwähnte Wirkung zu erzielen.  Bei Drücken unter 0,1     Torr.    wird der Guss derart un  ruhig, dass mit einem guten Schmiedeverhalten nicht  mehr gerechnet werden kann.  



  Bei schweren Blöcken von etwa 25 bis zu meh  reren Hundert Tonnen Gewicht wird durch eine Ver  hältniszahl Länge zum Durchmesser des Blockes klei  ner als 1,6 ein grosser Haubenquerschnitt erzielt, der  eine grosse Reaktionsfläche des Stahles mit der  Schlacke gewährleistet und gleichzeitig durch tiefes  Eindringen der Wärme in das Blockinnere die Len  kung der Erstarrung von unten nach oben günstig  beeinflusst. Bei einer grösseren Verhältniszahl wird die  Länge so gross,     dass    die zugeführte Wärme der       Blockkopfbeheizung    nicht in der Lage     ist,    die Er  starrung von unten nach oben zu beeinflussen.  



  Die nach Beendigung des Gusses auf den flüssi  gen Stahl aufgegebene     schwermetalloxydarme        desoxy-          dierende        Feinungsschlacke    sorgt für die Beseitigung  der nach oben hin entstehenden nichtmetallischen Ein  schlüsse. Durch laufende Zugabe     desoxydierender     Mittel, wie Kohlenstoff, Silizium oder Aluminium,  kann der reduzierende Charakter der Schlacke bei  behalten werden.  



  Die     Blockkopfbeheizung    wird zweckmässig nach  Aufgabe der Schlacke mittels eines gleichmässig bren  nenden elektrischen Lichtbogens über einen Zeitraum  vom Ende des Giessens bis zweckmässig mindestens    zur Erstarrung des guten Blockteiles vorgenommen.  Bei Blöcken für schwere Schmiedestücke wird zweck  mässig eine Energie grösser als 30     KWh    je Tonne  Stahl zugeführt. Hierdurch wird gewährleistet, dass  die Erstarrung von unten nach oben verläuft. Bei  Anwendung geringerer Energie kann es zur Brücken  bildung im Innern des Blockes kommen.  



  Zur Aufrechterhaltung einer     desoxydierenden     Schlacke wird ein     Luftabschluss    über der Schlacke und  dem Lichtbogen vorgesehen.  



  Die Vorrichtung zur Durchführung des erfin  dungsgemässen Verfahrens ist gekennzeichnet durch  einen     Luftabschlussdeckel    mit feuerfestem Belag über  der Kokille. Der Deckel besteht     vorzugsweise    aus ge  mauerten feuerfesten Steinen. Der Deckel kann ein  Kontrolloch aufweisen, das auch als     Zugabeöffnung     für Schlackenbildner dienen kann.  



  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an  hand der Zeichnung eingehender erläutert.  



  In dieser bedeutet 1 den Unterdruckraum mit  seinen Dichtungsorganen 2. In diesem Raum befindet  sich die Busseiserne Kokille 3. Auf der Kokille 3  steht die Warmhaube 4 mit einer wärmeisolierenden  feuerfesten Auskleidung 5. Der Stahl 6 ist bereits in  die Kokille 3 und in den unteren Teil der Warmhaube  4 unter Einwirkung von Vakuum eingegossen worden.  Nun wird das Vakuum aufgehoben und ein (nicht ge  zeichneter) Deckel des Unterdruckraumes 1 abgenom  men. Auf die Warmhaube 4 wird ein aus feuerfesten  Steinen gewölbt gemauerter Deckel 7 aufgesetzt, wel  cher den Inhalt gegen Luft abschliesst. Dieser gewölbte  Deckel 7 hat in seiner Mitte eine Öffnung 8, durch  welche die Elektrode 9 eingeführt ist.

   Auf die Stahl  oberfläche wurde eine     desoxydierende        Feinungs-          schlacke    aufgegeben. Hierauf wird der Lichtbogen 11  gezündet und laufend über der Schlacke gefahren.  Durch eine verschliessbare (Verschluss nicht gezeich  net) Öffnung 12 kann der Zustand der Schlacke über  wacht werden. Eventuell erforderliche Zugaben zur  Aufrechterhaltung der     desoxydierenden    Eigenschaf  ten können ebenfalls durch die Öffnung 12 zugegeben  werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Erzeugung von schweren Stahl blöcken, z. B. Schmiedeblöcken, mit guten mechani schen Eigenschaften im Innern, dadurch gekennzeich net, d'ass ein Block von 25 bis zu mehreren Hundert Tonnen Gewicht durch Einlaufenlassen des Giess strahles in eine Stahlwerkskokille mit einem Verhält nis der Länge zur lichten Weite kleiner als 1,6 ge gossen wird, wobei die Kokille sich in einem Unter druckraum befindet, in dem ein Druck zwischen 30 und 0,1 Torr. herrscht,

   sodann nach Beendigung des Giessens und der Vakuumbehandlung der flüssige Stahl mit einer schwermetalloxydarmen desoxydieren- den Feinungsschlacke bedeckt und unter Aufrecht erhaltung der desoxydierenden Eigenschaften der Schlacke eine Blockkopfbeheizung mittels Lichtbogens vorgenommen, bei der die zugeführte Energie so hoch bemessen wird, dass eine allmähliche Erstarrung der Blöcke von unten nach oben stattfindet, wobei über der Schlacke und dem Lichtbogen ein Luftabschluss vorgesehen wird. Il.

   Vorrichtung zur Durchführung des Verfah rens nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch einen Luftabschlussdeckel mit feuerfestem Belag über der Kokille. UNTERANSPRUCH Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch ge kennzeichnet, dass der Deckel eine Öffnung als Kon- trolloch und als Zugabeöffnung für Schlackenbildner aufweist.