DE1111781B

DE1111781B - Method and device for the falling casting of metals in molds under protective gas

Info

Publication number: DE1111781B
Application number: DEH27697A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Becker; Dipl-Ing Erich Drescher
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1956-07-28
Filing date: 1956-07-28
Publication date: 1961-07-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fallenden Gießen von Metall in Kokillen unter Ausschluß der Einwirkung der Atmosphäre auf die Gießoberfläche und wenigstens einen Teil des Gießstrahles, wobei die Kokille ein inertes Gas enthält.The invention relates to a method and an apparatus for falling metal casting in molds with the exclusion of the influence of the atmosphere on the casting surface and at least part of the pouring stream, the mold containing an inert gas.

Bekanntlich reagieren schmelzflüssige Metalle beim Gießen, je nach ihrer Affinität zu Sauerstoff, mehr oder weniger stark mit dem Luftsauerstoff. Die sich hierbei bildenden Oxyde beeinträchtigen die mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der Erzeugnisse. Beim Eisen, das in schmelzflüssigem Zustand eine große Affinität zu Sauerstoff besitzt, macht sich der schädliche Einfluß solcher Oxyde an dem Fertigstahl besonders unangenehm bemerkbar.It is well known that molten metals react more during casting, depending on their affinity for oxygen or less strongly with the oxygen in the air. The oxides formed in this way impair the mechanical, chemical and electrical properties of the products. In the case of iron, which is molten State has a great affinity for oxygen, the harmful influence of such oxides turns on the finished steel is particularly noticeable.

Das bekannte Abgießen des Stahles im Vakuum ergibt praktisch eine Unterbindung der Reaktion des flüssigen Stahles mit dem Luftsauerstoff. Die Durchführung dieses Verfahrens erfordert jedoch verwickelte und aufwendige Vorrichtungen. Bei diesen Vorrichtungen ist es bekannt, an der Unterdruckkammer^im Durchlaß für das Eingießen des Stahles eine abdichtende Membran, z. B. aus Stahlblech oder einem anderen Metall, vorzusehen, welche die Erzeugung des gewünschten Unterdrucks in der Kammer zuläßt, jedoch beim Einfüllen des Stahles durchschmilzt. The well-known casting of the steel in a vacuum practically prevents the reaction of the liquid steel with the oxygen in the air. However, performing this procedure requires intricate work and complex devices. In these devices, it is known to the vacuum chamber ^ im Passage for pouring the steel into a sealing membrane, e.g. B. made of sheet steel or another metal, to provide the creation of the desired negative pressure in the chamber allows, but melts when pouring the steel.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Stahl während des Abstiches und Abgießens mit einem Gasmantel aus einem möglichst sauerstoffarmen Schutzgas, wie Wasserstoff, Stickstoff, Koksofengas od. dgl., zum umgeben, wobei aber höchstens ein Teilerfolg möglich war, weil sich bei diesem Verfahren nicht vermeiden ließ, daß der Gießstrahl in der Gießform mit der Luft in Berührung kommt.It has also been suggested that the steel during tapping and pouring with a Gas jacket made of a protective gas that is as low in oxygen as possible, such as hydrogen, nitrogen, coke oven gas or the like. To surround, but at most a partial success was possible because this procedure could not be avoided that the pouring stream comes into contact with the air in the casting mold.

Ein anderer bekannter Vorschlag sieht die Verbindung des Schmelzofens und der Gießform mit einer, beispielsweise aus teleskopartigen Sektoren bestehenden Abdeckung vor, welche der Bewegung des Ofens während des Gießens folgen kann, und läßt das Gießen des Metalls unter einer Atmosphäre von Kohlenoxydgas vor sich gehen, wobei das Gas sowohl den Raum über der Schmelze im Schmelztiegel als auch die Abdeckung zwischen Ofen und Gießform sowie die Gießform ausfüllt. Hier besteht der Nachteil, daß es, insbesondere bei hohen Gießtemperaturen, sehr schwierig ist, mit den bekannten Vorrichtungen eine hinreichend luftdichte Verbindung zwischen Ofen und Gießform zu erzielen. Ein anderer erheblicher Nachteil besteht darin, daß das Verfahren nur in Fällen angewandt werden kann, bei denen nur eine einzige Gießform zur Anwendung kommt. Für Verfahren und Vorrichtung zum fallendenAnother well-known proposal sees the connection of the melting furnace and the casting mold with a, cover, for example, consisting of telescopic sectors, which prevent the movement of the furnace can follow during casting, and lets the casting of the metal under an atmosphere of Carbon oxide gas going on, the gas being both the space above the melt in the crucible also fills the cover between the furnace and the casting mold and the casting mold. The disadvantage here is that it is very difficult, especially at high casting temperatures, with the known devices to achieve a sufficiently airtight connection between furnace and casting mold. Another A significant disadvantage is that the method can only be used in cases where only a single mold is used. For method and device for falling

Gießen von Metallen in KokillenCasting metals in permanent molds

unter Schutzgasunder protective gas

Anmelder:Applicant:

Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId.)Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId.)

Dipl.-Ing. Gerhard Becker,Dipl.-Ing. Gerhard Becker,

Oberhausen (Rhld.)-Osterfeld,Oberhausen (Rhld.) - Osterfeld,

und Dipl.-Ing. Erich Drescher, Oberhausen (RhId.), sind als Erfinder genannt wordenand Dipl.-Ing. Erich Drescher, Oberhausen (RhId.), Have been named as the inventor

das übliche Abgießen des Stahles, bei welchem der Stahl aus einer Gießpfanne in mehrere Kokillen gegossen wird, kommt die Anwendung dieses Verfahrens nicht in Frage.the usual casting of steel, in which the steel is poured from a ladle into several molds the application of this procedure is out of the question.

Auch das Ausfüllen der Kokille vor dem Gießen mit einem indifferenten Gas ist bekannt. Hierbei wird von unten indifferentes Gas in die Kokille eingeleitet und die Einleitung des Gases beim Gießen unterbrochen, um das Entstehen eines Überdruckes in der Kokille zu verhüten. Da die Kokille auf der Eingießseite keinerlei das Abströmen des Gases hindernde Abschirmung besitzt, strömt das sich in der Kokille beim Gießen rasch erwärmende Gas nach begonnenem Gießen ungehemmt innerhalb kürzester Zeit ins Freie und tritt der Luftsauerstoff während des größten Teils des Gießvorganges frei zum Gießstrahl und zu dem in der Kokille befindlichen flüssigen Metall.It is also known to fill the mold with an inert gas before casting. Here is Indifferent gas is introduced into the mold from below and the introduction of the gas is interrupted during casting, to prevent overpressure in the mold. Because the mold is on the pouring side does not have any shielding to prevent the gas from flowing out, it flows in the mold When pouring, gas that heats up quickly after pouring has started unchecked within a very short time The oxygen in the air is released and enters the pouring stream during most of the pouring process and to the liquid metal in the mold.

Nach der Erfindung wird nach Absperung der Kokille gegen das Eindringen der Atmosphäre die Kokille mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, Argon, Kohlensäure od. dgl., unter vollständiger Verdrängung der in der Kokille befindlichen Atmosphäre mit Überdruck angefüllt und anschließend durch das Einfallen des Metalls in die Kokille eine Sperre im Einlaß der Kokille derart aufgehoben, daß das aus der Kokille strömende Schutzgas den Gießstrahl umhüllt. Dieses Verfahren gewährleistet in einfacher Weise, daß sowohl der Gießstrahl als auch das gegossene Metall nicht mit der Atmosphäre in Berührung kommen.According to the invention, after the mold has been shut off against the ingress of the atmosphere, the mold is closed with a protective gas such as nitrogen, argon, carbonic acid or the like, with complete displacement the atmosphere in the mold is filled with excess pressure and then by the collapse of the metal in the mold a lock in the inlet of the mold lifted so that the out of the Protective gas flowing in the mold envelops the pouring stream. This procedure ensures in a simple manner that both the pouring stream and the poured metal are not in contact with the atmosphere come.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer auf die Kokille aufzusetzenden Haube mit einer Eingießöffnung, einer durch den einfallenden Gießstrahl aufzuhebenden Sperre, z. B. einer Blechfolie, im Gießeinlaß und einer Einlaßöffnung für das Schutzgas. Beim Gießen wird die Pfannenöffnung bzw. die Ofenschnauze, aus welcher der flüssige Stahl strömt, möglichst nahe an die durch die Sperre geschlossene Eingießöffnung herangebracht. Zu Beginn des Gießens durchschlägt der Gießstrahl die Blechfolie und strömt durch die hierbei in der Blechfolie gebildete Öffnung in den mit dem Schutzgas gefüllten, von der Gießhaube, den Kokillenwänden und der Bodenplatte gebildeten Raum. Durch die in der Blechfolie entstandene Öffnung stömt das Schutzgas unter Überdruck nach oben ins Freie und umhüllt hierbei den Gießstrahl zwischen der Pfannenöffnung und der Blechfolie, um so die Oxydation des Gießstrahles zu verhindern.An apparatus for carrying out the invention Process consists of a hood to be placed on the mold with a pouring opening, a lock to be lifted by the incident pouring stream, e.g. B. a sheet metal foil in the pouring inlet and an inlet opening for the protective gas. When pouring, the pan opening or the furnace nozzle, from which the liquid steel flows, as close as possible to the pouring opening closed by the barrier brought up. At the beginning of the pouring process, the pouring stream penetrates the sheet metal foil and flows through the opening formed in the sheet metal foil into the opening filled with the protective gas, from the Casting hood, the mold walls and the base plate formed space. Due to the resulting in the sheet metal foil The protective gas flows upwards into the open air under excess pressure and envelops the opening Pouring stream between the pan opening and the sheet metal foil, so as to prevent oxidation of the pouring stream impede.

Weitere Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schematisch im Aufriß zeigt.Further features of the device for carrying out the method emerge from the following Description in conjunction with the drawing, which shows an embodiment of the device shows schematically in elevation.

Auf die Kokille 1 ist eine Gießhaube 2 mit einem zylindrischen Aufsatz oder Ansatz 3 als Gießeinlaß dicht aufgesetzt. Der Gießhaubenansatz 3 ist durch eine auf einer Ringschulter 4 aufliegende, mit einem ringförmigen Gewicht 5 oder in anderer Weise festgelegten Blechfolie 6 von dem Innenraum der Gießhaube abgeschlossen. In der Gießhaube ist ein Kanal? vorgesehen, durch den ein in das Innere der Gießhaube ragendes Rohr 8 von solcher Länge eingeführt ist, daß bei auf die Kokille aufgesetzter Gießhaube das Rohr bis nahe an die Bodenplatte 12 heranreicht. Durch das Rohr 8 wird das Schutzgas eingeleitet.On the mold 1 is a casting hood 2 with a cylindrical attachment or extension 3 as a casting inlet placed tightly. The pouring hood extension 3 is through a resting on an annular shoulder 4, with a annular weight 5 or otherwise fixed sheet metal foil 6 from the interior of the casting hood closed. Is there a channel in the casting hood? provided by the one into the interior of the Casting hood protruding tube 8 is introduced of such a length that when the casting hood is placed on the mold the pipe reaches close to the base plate 12. The protective gas is passed through the pipe 8 initiated.

Die Einleitung des Schutzgases durch das Rohr 8 erfolgt solange, bis der von der Gießhaube und der Kokille gebildete Raum vollständig mit dem Schutzgas angefüllt ist und an dem in der Gießhaube vorgesehenen Kanal 9, an welchem ein mit einem Stutzen versehener Druckmesser 10 und ein Rückschlagventil 11 angeschlossen sind, kein sauerstoffhaltiges Gas mehr entweicht, was beispielsweise dadurch festgestellt werden kann, daß ein glimmender Span, der an den Ausströmstutzen gehalten wird, erlischt. Durch entsprechende Regelung der Schutzgaszufuhr und entsprechendes Einstellen des Rückschlagventils 11 wird ein Überdruck in der Kokille erzeugt, welcher während des ganzen Gießvorganges beibehalten wird, damit zwischen der Kokille 1 und der Bodenplatte 12 oder zwischen der Gießhaube 2 und der Kokille 1 oder durch den Kanal 7 neben dem Einlaßrohr oder ander Blechfolie 6 keine Luft in die Kokille angesaugt werden kann. Durch den während des Gießens in der Gießform herrschenden Überdruck erübrigen sich besondere Dichtungen an den vorgenannten Stellen, wo an sich die Möglichkeit eines Eindringens von Luftsauerstoff in die Kokille besteht.The protective gas is introduced through the pipe 8 until the space formed by the casting hood and the mold is completely filled with the shielding gas and at the channel 9 provided in the casting hood, on which a pressure gauge 10 provided with a nozzle and a check valve 11 are connected, no more oxygen-containing gas escapes, which can be determined, for example, by the fact that a smoldering chip, which is held on the discharge nozzle, goes out. By regulating the supply of protective gas and setting the check valve 11 accordingly, an overpressure is generated in the mold, which is maintained during the entire casting process, thus between the mold 1 and the base plate 12 or between the casting hood 2 and the mold 1 or through the channel 7 next to the inlet pipe or other sheet metal foil 6 no air can be sucked into the mold. Due to the overpressure prevailing in the casting mold during casting, there is no need for special seals at the aforementioned points, where there is actually the possibility of atmospheric oxygen penetrating the mold.

Beim Gießen schmilzt das Rohr 8 in dem Maße ab, wie die Gießoberfläche hochsteigt. Es kann auch der Fall eintreten, daß das Rohr bereits früher vom fallenden Gießstrahl zerstört wird und sich die abgetrennten Rohrteile in der Schmelze auflösen. Beim Gießen von Massenstahl ergibt sich durch das Aufschmelzen der Rohres 8 keine Verschlechterung der Güte des Fertigstahles. Erforderlichenfalls läßt sich das Rohr 8 vor dem Gießen aus der Kokille herausziehen, worauf der Kanal 7 sofort durch einen Stopfen oder in anderer Weise abgedichtet werden muß. Die im erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Stahlblöcke zeichnen sich durch eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit aus, weil ihre Oberflächen nicht mit oxydierten Spritzern und Schalen bedeckt sind, wie dies bei nach dem üblichen Gießverfahren erzeugten Blöcken der Fall ist. Die bei der Gießweise nach der Erfindung verwandten Kokillen besitzen gegenüber den beim üblichen Gießverfahren verwandten Kokillen eine wesentlich größere Lebensdauer.During casting, the tube 8 melts to the extent that the casting surface rises. It can also be the Occur case that the pipe is destroyed earlier by the falling pouring stream and the separated Dissolve pipe parts in the melt. When casting bulk steel, this results from melting of the pipe 8 no deterioration in the quality of the finished steel. If necessary, can pull the tube 8 out of the mold before casting, whereupon the channel 7 immediately through a plug or has to be sealed in some other way. The obtained in the method according to the invention Steel blocks are characterized by a very good surface finish because their surfaces are not are covered with oxidized splashes and peels, as in the case of the conventional casting process Blocks is the case. Have the molds used in the casting according to the invention compared to the molds used in the usual casting process, a significantly longer service life.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. A method for falling casting of metal in molds under exclusion of the influence of the atmosphere on the casting surface and at least part of the pouring stream, wherein the mold contains an inert gas, characterized gekennzeich- net that after shut-off of the mold against the penetration of the atmosphere The mold is filled with a protective gas such as nitrogen, argon or the like, while the atmosphere in the mold is completely displaced with overpressure and that a lock in the mold inlet is then lifted by the metal falling into the mold so that the mold is released The protective gas flowing through the mold envelops the pouring stream.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, characterized by a on the mold to be placed hood with a pouring opening, one through the incident one Pouring stream to be lifted lock, z. B. a sheet metal foil, in the pouring inlet and an inlet opening for the protective gas.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the pouring opening has one in it has radially protruding ring shoulder for placing the sheet metal foil and on the edge of the placed Sheet metal foil a loosely applied weight that secures its position.

4. Device according to one of claims 2 and 3, characterized in that the protective gas inlet (7) of the hood (2) to be destroyed or dissolved by the metal to be poured in certain gas inlet pipe (8) up to the level of the base plate (12) for the mold (1) leads.

5. Apparatus according to claim 2 with a pressure relief valve designed as a check valve

for setting the overpressure to be brought about in the mold, characterized in that a pressure gauge (10) is provided on the check valve (11).
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Considered publications: German patent specifications No. 68 483, 581579, 590444, 660 094, 866 231;

German patent application A13237VI / 31c (published on May 28, 1953);

Austrian patent specification No. 184 679.

1 sheet of drawings