DE1219183B - Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern in Gussbloecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

D F U T S CII E S

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche Kl.: 31 c -15/04" ~³'''" ^J

Nummer: 1 219 183 ,

Aktenzeichen: St 19020 VI a/3 fc

Anmeldetag: 28. März 1962

Auslegetag: 16. Juni 1966

Metallische Gußblöcke, insbesondere Stahlblöcke, haben oft makroskopische Fehlstellen im Kern, während die übrigen Bereiche von einwandfreier Beschaffenheit sind. Es handelt· sich bei diesen Fehlern um nichtmetallische Einschlüsse in kleinen Hohlräumen, wie Poren und Sekundärlunker, oder in deren unmittelbarer Nähe. Bei sauberer Innenoberfläche der Lunkerhohlräume ist beim Schmieden ein Verschmelzen der Hohlräume zu erwarten, verunreinigte Lunker dagegen können es verhindern.

Im folgenden sollen unter Kernfehlern solche Fehler verstanden werden, die vornehmlich im Kern der Blöcke bei der Erstarrung entstehen. Ihre Entstehung wird einerseits durch die Ausscheidung von Desoxydationsprodukten während der Erstarrung, andererseits durch die Bildung von Schrumpfungshohlräumen zwischen den zusammenwachsenden Kristalliten !verursacht. Besonders ungünstig wirken sich diese Vorgänge auf die Fehlerhaftigkeit der Blöcke aus, wenn sich Desoxydationsprodükte in der noch flüssigen Kernzone des zum Teil erstarrten Blockes ausscheiden und wenn gleichzeitig in der gleichen Zone durch Brückenbildung Teile der flüssigen Restschmelze abgeschnürt werden. Einerseits können die Einschlüsse dann nicht mehr aufsteigen, weil die Schmelze zu dickflüssig geworden ist und weil sie durch die Kristallite und Brücken festgehalten werden, andererseits können, die Hohlräume beim Verformen nicht .verschweißen, weil sie durch die Einschlüsse verunreinigt sind.

Bei großen Blockgewichten und Stählen mit hohen Legierungsgehalten treten solche Fehler in verstärktem Maße auf. Sie verschlechtern die Verwendbarkeit der Stücke oder schließen sie sogar ganz aus. Eine nachträgliche Beseitigung der Fehler ist in der Regel nicht möglich. Berücksichtigt man den Materialwert großer Schmiedestücke und die langen Verarbeitungszeiten, dann ist die sichere Verhütung der genannten Kernfehler eine Aufgabe von großem wirtschaftlichem Interesse.

Es ist eine Reihe von Vorschlägen bekannt, die versuchen, die beschriebenen Fehler zu vermeiden oder wenigstens zu vermindern. So gelingt es z. B. durch geeignete Schmelzenführung und Desoxydation oder durch geeignete Veränderung der Gießgeschwindigkeit während der Gießzeit, das Auftreten dieser Fehler zu vermindern. Auch die Verwendung

von gedrungenen Kokillen mit einem Verhältnis -=-

nahe 1 kann die Beschaffenheit des Blocks verbessern. Mit Sicherheit jedoch läßt sich durch diese be-Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern in
GußblÖcken

Anmelder:

Stahl- und Röhrenwerk Reisholz G. m. b.-H.,

Düsseldorf-Reisholz, Henkelstr. 209

Als Erfinder benannt:
Fritz Goedecke, Düsseldorf-Benrath;
Paul Opel, Langenfeld-Richrath (RhId.);
Werner Martin, Düsseldorf;
Eberhard Olfe, Erkrath-Unterbach

kannten Maßnahmen das Auftreten von Kernfehlern nicht verhindern.

Des weiteren ist bekannt, durch Einleiten von Gas in eine Metallschmelze günstige metallurgische Einflüsse auf die Erstarrungsvorgänge und Menge und

«5 Verteilung von Einschlüssen auszuüben. So ist z. B. vorgeschlagen worden, inertes Gas so durch Metallschmelzen zu leiten, daß eine kräftige Durchwirbelung der Schmelze erzielt wird. Wird diese Maßnahme vor Beginn der Erstarrung im Schmelzofen oder in der Gießpfanne durchgeführt, dann kann man mit einer Förderung der Entgasung und einer teilweisen Abscheidung von Einschlüssen in die Schlacke rechnen. Es gelingt damit jedoch nicht, die Erstarrungs- und Desoxydationsvorgänge während und nach dem Abgießen der Schmelze in die Kokille dahin zu beeinflussen, daß die Desoxydationsprodukte nach der Gasbehandlung noch aus- und abgeschieden werden und der Block frei von Schwindungshohlräumen erstarrt. Wollte man diese Verfahren anstatt in der Pfanne in der Kokille durchführen, so würden durch die starke Konvektionsströmung die Einschlüsse immer wieder in den Block hineingezogen, dabei durch Koagulation vergrößert und durch die fortschreitende Erstarrung im Block festgehalten werden. Man hat auch vorgeschlagen, durch eine Metallschmelze Wasserstoffgas in feinverteilter Form und mit konstanter Geschwindigkeit so durchzuleiten, daß ein hoher Gasgehalt in der Schmelze aufrechterhalten bleibt, um beim Erstarren poröse Gußstücke zu gewinnen. Alle diese bekannten Vorschläge sind nicht geeignet, Kernfehler in GußblÖcken mit Sicherheit zu verhindern.

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Die vorliegende Erfindung hat es sich, zur Aufgabe gestellt, die geschilderten Mangel mit—Sicherheit zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die Stahlschmelze in der Kokille im Temperaturbereich zwischen„de,r liquidus- und.Solidustemperatur vom Eingießen bis zur Erstarrung der Schmelze mit neutralen oder- reduzierenden,- in ,der Schmelze praktisch unlöslichen Gasen-zu.. behandeln. Dafür eignen sich besonders Edelgase-,-*zs-B. Argon, aber auch andere Gase, ζ. Β. Stickstof&und'KOhlenoxyd, sind verwendbar. Die Gase sollen in geregeltem Strom in feinen, über den ganzen Blockquerschnitt verteilten Bläschen unter Vermeidung von Durehwirbelung der Schmelze von unten in die Metallschmelze eingeführt werden.

Bej der.praktischen,D,urchfüb,pmg,de§ .erfindungsgeinäßen Verfahrens ist es wesentlich, daß. das in. das Stahlbad eingeführte Gas eine große Oberfläche mit dem flüssigen Stahl bildet. Die Einleitung des Gases kann in an~sich bekannter Weise,~z. B.-mittels' eines von der Kokillenhaube her in das Metallbad, .eingetauchten und mit ff-Material geschützten Rohrs, erfolgen: Bevorzugt wird das Gas jedoch durch den Kokillenfuß durch zahlreiche kleine öffnungen zugeführt. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, daß einerseits durch die Gasbehandlung aus dem flüssigen Stahl Wärme abgeführt wird.¹ Andererseits soll die Badbewegung· möglichst gering ,bleiben und die Gasbehandlung beendet werden bevor die Schmelze dickflüssig wird,;.,. .. .- .,:;-,..., .

Die erfindungsgemäße, Gasbehandlung des Stahl-■ bades bewirkt eine frühzeitige und vollständige Ausscheidung der Desoxydatiorisprodukte und ihre Abscheidung in den Blockschaum. Der Erstarrungsab lauf des Blockinnern wird wesentlich verbessert. Die Gasbehandlung ruft eine starke Keimbildung im gesamten Volumen des flüssigen Stahls hervor, läßt diesen feinkörnig erstarren und vermindert die BiI-dung, von Sekundärlunkern. Außerdem wird die Erstarrungszeit wesentlich verkürzt. Darüber hinaus zeichnen sich die so behandelten Blöcke durch niedrigen Sauerstoffgehalt und allgemeine Verbesserung des'Reinheitsgrads aus. Erfolgt die Gasbehandlung ίο vom Beginn des Gießens an, so hat dies den weiteren Vorteil, daß das aus dem flüssigen Stahl entweichende Gas als Schutzgas wirkt und eine Luftoxydation des Stahls in der Kokille verhindert.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung von Kern-• -fehlern 'in metallischen Gußblöcken, insbesondere in Stahlblöcken, beim Erstarren der Metall-

■ schmelze, dadurch gekennzeichnet, daß £?"-die'5chmelze in der Kokille vom Eingießen bis •zum Erstarren mit neutralen oder reduzierenden, in der Schmelze unlöslichen Gasen behandelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in geregeltem Strom

^: in feinen, über den ganzen Blockquerschnitt verteilten Bläschen unter Vermeidung der Durchwirbelung der· Schmelze von unten in die Schmelze eingeführt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: -.
Deutsche Patentschriften Nr. 590 444, 888146;
schweizerische-Patentschrift Nr. 341949}
französische Patentschrift Nr.-l 188 658.

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