DE1067571B

DE1067571B - Giessformenschmiermittel fuer das kontinuierliche Giessen leicht oxydierbarer Metalle

Info

Publication number: DE1067571B
Application number: DED26692A
Authority: DE
Inventors: Robert L Holshouser
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1956-10-22
Filing date: 1957-10-22
Publication date: 1959-10-22
Also published as: GB833272A; FR1187876A; US3034186A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Gießformenschmiermittel für das kontinuierliche Gießen leicht oxydierbarer Metalle, wie Magnesium, Aluminium und deren Legierungen.

Beim kontinuierlichen Gießen leicht oxydierbarer Metalle ist die Verminderung der unerwünschten Folgen des Sauerstoffangriffs auf das heiße Metall ein Problem von beträchtlicher Tragweite. Beim Gießen von z. B. Magnesiumlegierungen und Legierungen auf Magnesiumbasis bildet die Verhinderung des Entflammens des Gußblocks oder der Gußplatte beim Austritt aus der Gießform ein immer wiederkehrendes Problem. Das Brennen bedeutet Feuergefahr. Es führt auch durch Narbenbildung oder sonstige Beschädigungen der Metalloberflächen zu beträchtlichen Metallverlusten. Zuweilen erzeugt das Brennen des Gußblockes der Gußplatte beim Austritt aus der Form genügend Wärme, um bei Legierungen eines der Metalle wieder zum Schmelzen zu bringen, wodurch Kanäle entstehen, die zu einem starken Ausfließen des Metalls und zu Beschädigungen des Gußblockes oder der Gußplatte führen. Versuche, das Problem des Entflammens des Gußmetalls an der Austrittsstelle aus der Gießform zu lösen, haben bisher keine befriedigenden Ergebnisse gehabt.

Die unmittelbare Zuführung von Schwefeldioxyd am Auslaß der Gießform für kontinuierlichen Guß, um das Magnesium oder die Legierung auf Magnesiumbasis, beim Austritt aus der Gießform als geformter Block oder Platte mit einer Schutzatmosphäre zu versehen, ist ein bekanntes Verfahren, das angewendet wird, um das Entflammen hintanzuhalten. Die Anwendung von Schwefeldioxyd am Auslaß der Gießform ist jedoch mit einer Reihe von Nachteilen verbunden, zu denen hohe Kosten, aggressive Dämpfe und die Bildung von korrodierend wirkender schwefliger Säure und Schwefelsäure durch Reaktion des Schwefeldioxyds mit dem Kühlwasser gehören. Die Korrosion, die die auf diese Weise gebildeten Säuren an der Gießeinrichtung hervorrufen, führt zu erhöhten Material- und Unterhaltungskosten.

Die Oberfläche der im kontinuierlichen Gießverfahren aus Aluminiumlegierungen oder Legierungen auf Magnesiumbasis erzeugten Gußblöcke weist dunkle Stellen auf und hat daher ein geflecktes Aussehen. Diese dunklen Stellen sind auf die rasche Oxydation bestimmter Metallzusammensetzungen zurückzuführen, die von den Legierungsmetallen gebildet werden und von denen gewisse Zusammensetzungen zur Oberfläche ausschwitzen. Sie werden im allgemeinen als Ausschwitzung bezeichnet und deren Hintanhaltung stellt ein weiteres Problem beim kontinuierlichen Gießen solcher Legierungen dar.

Ein weiteres Problem, das beim kontinuierlichen

Gießformenschmiermittel

für das kontinuierliche Gießen

leicht oxydierbarer Metalle

Anmelder:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg,
München 27, Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 22. Oktober 1956

Robert L. Holshouser, Troy, 111. (V. St Α.),
ist als Erfinder genannt worden

Gießen leicht oxydierbarer Metalle auftritt, ist die Bildung von Unregelmäßigkeiten an der mit der Gießform in Berührung stehenden Oberfläche des gegossenen Blocks, die als Lappung oder Faltung bekannt sind. Diese Unregelmäßigkeiten bilden sich an oder in der Nähe der Grenzfläche des geschmolzenen Metalls mit der inneren Oberfläche der Gießform. Diese Lappen oder Falten scheinen auf kleine Abweichungen im peripheren Bereich des geschmolzenen Metalls an der obersten Oberflächenschicht in der Gießform, wenn die erste Stufe des Erstarrens eintritt, zurückzuführen sein. Die Abweichungen in den ersten Stadien des Erstarrens, die einen häutchenbildenden Vorgang an der Grenzfläche der Gießform und des Gußmetalls darstellen, sind durch geringe Temperaturschwankungen an der Grenzfläche bedingt.

Unter den bei den Gieß temperaturen leicht oxydierbaren Metallen ist die Oxydierbarkeit des Magnesiums wesentlich stärker als die des Aluminiums. Beim Magnesium führt die Oxydation häufig zum direkten Brennen des Magnesiums. Die Lappenbildung und Ausschwitzung und Oberflächenbeschädigungen treten sowohl bei Aluminium als auch Magnesium auf.

Das Hauptziel der Erfindung ist daher die Hemmung der Oxydation leicht oxydierbarer Metalle und insbesondere die Beseitigung des Brennens von gegossenem Magnesium beim Austritt aus der Gießform im kontinuierlichen Gießverfahren.

909 639/281

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Verringerung der durch Falten und Lappen verursachten Unregelmäßigkeiten an der mit der Gießform in Berührung kommenden Oberfläche der Gußblöcke.

Ferner zielt die Erfindung dahin, Gußblöcke mit einer glatteren und helleren Oberfläche herzustellen, die keine ausgesprochenen dunklen, von Ausschwitzungen herrührende Stellen aufweist.

Die Ziele der Erfindung werden durch die Verwendung eines neuartigen Formschmiermittels erreicht, welches die Möglichkeit gibt, mittels eines billigen und wirksamen Verfahrens eine Herabsetzung der Oxydation leicht oxydierbarer Metalle und insbesondere eine Verhinderung des Brennens von Magnesium beim Austritt aus der Form im kontinuierlichen Gießverfahren zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird nun ein Gießformenschmiermittel für das kontinuierliche Gießen leicht oxydierbarer Metalle verwendet, das in der Weise erhältlich ist, daß Borsäure in einem geeigneten öl dispergiert wird. Dieses Schmiermittel wird auf die innere Oberfläche von Gießformen aufgebracht, die zum kontinuierlichen Gießen leicht oxydierbarer Metalle, z. B. Magnesium und Aluminium und deren Legierungen, eingesetzt werden.

Geeignete ölige Medien hierfür sind pflanzliche, tierische und Mineralöle, die eine genügend hohe Oxydationstemperatur haben, um einem Verkohlen zu widerstehen, die weiterhin einen geringen Gehalt an Feuchtigkeit und Verunreinigungen, sichere Flammund Brennpunkte und einen Stockpunkt und eine Viskosität in einem Grade aufweisen, daß eine übermäßige ölanhäufung am Rand der Oberflächenschicht des geschmolzenen Metalls und ein übermäßiges Abfließen bei den beim Gießen auftretenden Temperaturen nicht eintreten. Palmkernöl, Erdnußöl, Lardöl und von Mineralölen herrührende Fraktionen, die eine Saybolt-Viskosität von ungefähr 200 Sekunden bei 37,8° C besitzen, sind Beispiele geeigneter öle.

Diesen Borsäuredispersionen können mit Vorteil in öl suspendierte Graphit- oder Kohlenstoffpartikeln zugefügt sein.

Lardöl ist der bevorzugte ölbestandteil des erfindungsgemäß verwendeten Schmiermittels. Es besteht hauptsächlich aus Triglyceriden von Fettsäuren, insbesondere Ölsäure. Die folgenden Werte sind typische für ein solches Lardöl.

Neutralisationszahl

FAC*-Farbe

Titer

Jodzahl

Verseifungszahl

ASTM **-Stockpunkt

Trübungspunkt

FAC *-Schmelzpunkt

Rußpunkt, offener Tiegel

Flammpunkt, offener Tiegel ... Brennpunkt, offener Tiegel .... Spezifisches Gewicht 25/25⁰C

Brechungsindex 40°

Saybolt-Viskosität bei 37,8° C Feuchtigkeit, unlösliche und
nicht verseifbare Bestandteile

5 bis 8 5 bis 9 32 bis 34,5⁰C 70 bis 74,5 192 bis 198 2 bis 7° C 4.5 bis 12° C 18 bis 24⁰C 130 bis 146° C 266 bis 288° C 343 bis 354° C 0.91Obis 0,915 1,460 bis 1,461 200bis210Sek.

nicht über 1,0%

* Fat Analysis Committee of American Oil Chemists Society. ** American Society for Testing Materials.

Die Graphit-in-Öl-Dispersion, die noch mit angewendet werden kann, besteht in ihrer ölgrundlage aus einem pflanzlichen oder tierischen öl oder einem Mineralöl. Das Öl, das hierfür jedoch gewöhnlich gebraucht wird, ist im Mineralöl mit einer Saybolt-Viskosität von 600 bis 700 Sekunden bei 99° C gemäß der ASTM-Vorschrift D-88-53. Dieses wird mit einer Metallseife, z. B. Calciumstearat, verdickt und mit 10 bis 15°/o Graphit in Flockenform vermischt. Diese Öl-Graphit-Suspension hat eine Penetration von 265 bis 295 mm gemäß dem ASTM-Test D-217-52 T und entspricht der Vorschrift Nr. 1 des National

ίο Lubrication Grease Institute.

Das Mengenverhältnis der Öl-Borsäure-Dispersion zur Öl-Graphit-Suspension ist nicht kritisch, jedoch wurden als bevorzugtes Mengenverhältnis 2 Teile der ersteren auf einen Teil Öl-Graphit-Suspension gefunden.

Die Borsäure wird erfindungsgemäß in Mengen von 0,227 bis 4,536 kg auf 45,36 kg des Gießformenschmiermittels angewandt, die vorzugsweise angewendeten Mengen liegen zwischen 0,91 und 2,72 kg auf

so 45,36 kg Schmiermittel.

Technisch reine Borsäure ist für die Zwecke der Erfindung vollkommen befriedigend und leicht erhältlich. Ihre Anwendung hat gegenüber der Anwendung der bekannten, die Oxydation verhütenden Mittel, wie Schwefeldioxyd, wesentliche Ersparnisse zur Folge.

Das erfindungsgemäß verwendete Schmiermittel wird auf die Innenfläche der Gießform aufgebracht, wobei zu empfehlen ist, vor Beginn des Gießens das Schmiermittel auf die gesamte Oberfläche der Gießform aufzubringen und danach von Zeit zu Zeit weitere Schmiermittel auf die Innenfläche der Form oberhalb des geschmolzenen Metalls aufzutragen. Das Schmiermittel wird in nach Bedarf gewählten Zeitabständen einfach von Hand oder mit einer Bürste aufgebracht, es kann aber auch, falls gewünscht, intermittierend oder kontinuierlich mittels einer mechanischen Preß- und Streichvorrichtung aufgebracht werden.

Das folgende Beispiel erläutert eine bevorzugte Ausführungsform und Anwendungsart der Erfindung.

+0 Es wurde ein Schmiermittel hergestellt, das gewichtsmäßig zu zwei Drittel aus einem Lardöl mit den vorstehend angegebenen Kennwerten, welches die nachstehend aufgeführten Glyceride enthält, und zu einem Drittel aus einer mit Ca-Stearat verdickten öl-Graphit-Suspension der vorstehend beschriebenen Art mit 12V2% Elektrographitgehalt und 2 Gewichtsprozent wasserfreier Borsäure bestand.

Das verwendete Lardöl enthielt die Glyceride der folgenden Fettsäuren.

Das Schmiermittel ist erhältlich, indem z. B. das Lardöl und die oben beschriebene Öl-Graphit-Suspension bei Zimmertemperatur im Gewichtsverhältnis 2:1 miteinander vermischt werden und zu 22,68 kg des so zubereiteten Gemisches 0,454 kg technisch reines Borsäurepulver gegeben und zusammen mit dem Lardöl und der Öl-Graphit-Suspension vermengt werden.

Eine Gießform bekannter Bauart zum kontinuierlichen Gießen von Magnesiumblöcken wurde zum Einsatz vorbereitet. Das Magnesiummetall wurde in

Gewichtsprozent	Glyceride der
1	Miristinsäure
25	Palmitinsäure
12	Stearinsäure
48	ölsäure
12	Linolsäure
1	Linolensäure
1	Arachinsäure

Claims

einem mit einer Heizvorrichtung versehenen Kessel (Gießofen) geschmolzen und von dort in die Stranggießform gepumpt. Vor der Überführung des geschmolzenen Magnesiums aus dem einen kontinuierlichen Nachfluß des Metalls bewirkenden beheizten Kessel in die Gießform wurde mittels einer Bürste auf die Innenfläche der Gießform ein dünner Überzug des in der beschriebenen Weise hergestellten Schmiermittels aufgebracht. Das geschmolzene Metall wurde dann in die Gießform eingebracht und der Gießvorgang in bekannter Weise durchgeführt. Im weiteren Verlauf des Gießens wurde das erfindungsgemäße, mit Borsäure behandelte Schmiermittel wiederholt auf die Innenfläche der Gießform oberhalb des Spiegels des geschmolzenen Metalls durch Bürsten aufgebracht. Nachdem das Schmiermittel mit der Innenfläche der Gießform in Berührung gekommen war, erniedrigte sich seine \riskosität, und es floß daher allmählich abwärts zu den Berührungsstellen des geschmolzenen Magnesiums mit der Innenfläche der Gießformwandung. Danach wurde es mit dem Magnesium bei dessen Abwärtsbewegung mitgeführt. Das Magnesium erstarrte allmählich und trat unten aus der Gießform aus. Es wurde kein Schwefeldioxyd oder ein anderes, die Oxydation verhinderndes Mittel verwendet. Dank der Gegenwart des mit Borsäure behandelten Schmiermittels wurde keine Neigung zum Entflammen oder Brennen des austretenden Magnesiums festgestellt. Feuergefahr und Metallverlust waren daher eindeutig verringert. Die Ausschwitzung an der Oberfläche des auf diese Weise gegossenen Magnesiums war ausgesprochen weniger oxydiert, wie durch eine bemerkenswerte Verringerung der von der Ausschwitzung herrührenden Dunkelung im Vergleich mit Magnesiumgußblöcken erkennbar war, die in ähnlicher Weise, jedoch ohne Verwendung von Borsäureschmiermittel gegossen waren. Die von Lappungen und Faltungen herrührenden Unregelmäßigkeiten traten an den fertigen Gußblöcken eindeutig weniger stark in Erscheinung. Das erfindungsgemäße Schmiermittel bietet im Vergleich mit den bekannten Schmiermitteln beim Gießen Vorteile hinsichtlich größerer Sicherheit, Wirtschaftlichkeit und besserer Erzeugnisse. Zur Schmierung von Verbrennungsmotoren, als Getriebeschmiermittel, als Schmiermittel zum Ziehen u dgl. hat man bereits borsäurehaltige Schmieröle zur Anwendung gebracht. Auch sind Graphit und Seifen als Schmiermittelbestandteile bekannt. Demgegenüber bezieht sich der Erfindungsgegenstand auf ein ganz anderes, besonderes technologisches Anwendungsgebiet; er betrifft Gießformenschmiermittel für das Gießen leicht oxydierbarer Metalle, wobei ganz andere Anforderungen an das Schmiermittel zu stellen sind, wie sie bereits vorstehend dargelegt worden sind. Patentansprüche:

1. Verwendung einer Dispersion von Borsäure in einem mineralischen, tierischen oder pflanzlichen Öl mit einem Gehalt von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmiermittel, Borsäure als Gießformenschmiermittel für das kontinuierliche Gießen leicht oxydierbarer Metalle.

2. Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Borsäuregehalt 2 bis 6 Gewichtsprozent beträgt.

3. Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Gießformenschmiermittel außerdem bis zu 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmiermittel, eines bekannten metallseifeverdickten Öles zugesetzt sind, in welchem bis zu 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Schmiermittel, als Schmiermittelbestandteil bekanntes Graphitpulver suspendiert sind.

4. Ausfuhrungsform der Erfindung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als öl Lardöl verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 865 174, 850050;
deutsche Auslegeschrift N6265IVc/23c (bekanntgemacht am 16. 8.1956);

USA.-Patentschrift Nr. 2 614 985;
britische Patentschrift Nr. 712 881;
französische Patentschriften Nr. 1 065 749,
000 575.