DE1224449B - Kokille mit gegebenenfalls beheizter Haube - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. Cl.:

B22d

Deutsche Kl.:	310-10/05' '
	Pe». I
Nummer:	1224449 ^i. j
Aktenzeichen:	V 21575 VI a/31 c
Anmeldetag:	9. November 1961
Auslegetag:	8. September 1966

Pa». BI. V* **■**?

Es ist bekannt, daß die innere Struktur von Metallgußblöcken in hohem Maß von der Abkühlungsgeschwindigkeit und damit von der Wärmeableitung der Form abhängig ist. Es ist erwünscht, daß die Erstarrung eines Blockes vom Boden und den Seiten her gleichmäßig fortschreitet; gegen Ende des Erstarrungsvorganges soll nur noch im mittleren Teil des Blockkopfes flüssiges Metall vorhanden und am Ende des Erstarrungsvorganges soll ein einziger trichterförmiger Lunker gebildet sein. Der Blockkopf mit dem Primärlunker wird verworfen und als Schrott rückgeführt. Der übrigbleibende (nutzbare) Block soll jedoch in der Struktur einheitlich sein.

Diese Aufgabe ist bisher nicht zufriedenstellend zu lösen gewesen. Es kam häufig vor, daß durch zu große Wärmeableitung der Kokille, insbesondere aus der Zone des Überganges vom nutzbaren Block zum Kopf, der Primärlunker schon gebildet wurde, während noch ein Teil des Metalls im Innern des Blockes flüssig war. Als Folge davon entstanden Sekundärlunker im Mittel- oder im Fußteil des Blockes, die die weitere Verarbeitung störten oder sogar unmöglich machten. Die zur Verbesserung der Materialqualität beim Gießen bekannte Verwendung von aus metallischen Stoffen bestehenden Kokillen, durch welche die Wärmeableitung an bestimmten Stellen der Form gegenüber anderen verändert werden sollte, hat den Nachteil, daß infolge des sprunghaften Unterschiedes der Wärmeleitfähigkeit des verwendeten Materials in der Wärmeableitung aus dem Gußstück große Unterschiede entstehen. Dies führt zu Gefüge- und Eigenschaftsänderungen, beispielsweise zu einer örtlichen Sprödigkeits- und Härtezunahme, wodurch wieder die für die weitere Verarbeitung notwendige gleichmäßige Struktur des ganzen Blockes nicht mehr gegeben ist.

Zweck der Erfindung ist die Vermeidung dieser Nachteile und Schwierigkeiten; erfindungsgemäß soll mit einfachen, betrieblich leicht handhabbaren Mitteln eine Verbesserung des Gießausbringens, eine Verringerung des Ausschusses und eine über den ganzen Querschnitt des Blockes gleichmäßige Struktur erzielt werden, wobei die vorhandenen Gießkokillen mit nur geringen baulichen Abänderungen weiterverwendet werden können.

Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Kokille mit gegebenenfalls beheizter Haube der Spalt zwischen Kokille und Haube durch außen an diesen lösbar angeordnete ringförmige Isolationskörper abgedeckt bzw. durch eine Nut-Leisten-Verbindung zwischen Kokille und Haube, wobei die Nut mit Isoliermaterial gefüllt ist, überbrückt ist. Nach einer Ausführungs-Kokille mit gegebenenfalls beheizter Haube

Anmelder:

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke Aktiengesellschaft,

Linz/Donau (Österreich)

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dr. phil.

Dr. techn. J. Reitstötter und Dr.-Ing. W. Bunte, Patentanwälte, München 15, Haydnstr. 5

Als Erfinder benannt:
Dr. Rudolf Rinesch,
Dipl.-Ing. Erich Trefil,
Linz/Donau (Österreich)

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 25. November 1960 (A 8808/60)

form der Erfindung kann der ringförmige Isolationskörper, der die Außenwand der Kokille umgibt, aus einer oder mehreren umlaufenden Zargen von winkelförmigem Querschnitt bestehen, in die ein Isolierstoff gefüllt ist. Vorzugsweise können sowohl der obere Randteil der Kokille als auch der untere Rand der Kokillenhaube je eine umlaufende Zarge tragen, wobei die untere Zarge den Spalt zwischen Kokille und Haube und die obere Zarge seitlich und nach oben überragt. Wenn die Zargen mit Sand gefüllt sind, ist der Spalt zwischen Kokille und Haube vollständig abgedeckt und wärmeisoliert. Es kommt zu keiner vorzeitigen Erstarrung an dieser Stelle, und der Primärlunker kann sich in der gewünschten Weise bilden.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, daß die Stirnfläche der Kokille und/oder die Aufsetzfläche der Haube mit einer umlaufenden Nut versehen sind, die mit Isolierstoff, beispielsweise Asbest, Schlackenwolle od. dgl., gefüllt ist.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann die Aufsetzfläche der Haube mit einer zahnartigen Leiste von geringerer Breite als die Nut der Kokille versehen sein und diese Leiste in die Nut der Kokille eingreifen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

609 659/304

Fig. 1 zeigt eine Gesamtansicht einer Kokille mit Haube, .

F i g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform des Oberteiles einer Kokille mit Haube;

in F i g. 3 ist der Oberteil einer Kokille gemäß einer weiteren Ausführungsform veranschaulicht und

F i g. 4 und 5 geben vertikale Längsschnitte des Oberteiles einer Kokille mit Haube nach einer weiteren Modifikation der Erfindung wieder.

In der Zeichnung ist mit 1 eine Kokille bezeichnet, die eine Bodenplatte 2, welche gekühlt sein kann, und eine ausgemauerte Haube 3 aufweist, die mit einem Deckel 4 verschlossen ist. Unterhalb des Spaltes 5, der durch das Aufsetzen der Haube auf den oberen Rand der Kokille entsteht, ist eine Zarge 6 von winkelförmigem Querschnitt an der Kokillenwand befestigt. Der vertikale Schenkel 7 der Zarge überragt den Spalt 5. Die Zarge wird mit Sand gefüllt, wodurch die Wärmeableitung durch den Spalt 5 in der Zone des Überganges vom nutzbaren Block zum Blockkopf verringert wird.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach F i g. 2 ist sowohl die Kokille 1 als auch die Haube 3 mit je einer Zarge 6, 6' von winkelförmigem Querschnitt versehen. Die untere Zarge ist so angeordnet, daß ihr horizontaler Schenkel 8 über den horizontalen Schenkel 8' der Zarge der Haube hinausragt und daß ihr vertikaler Schenkel? oberhalb des Spaltes5 und oberhalb des horizontalen Schenkels 8' endet. Wenn beide Zargen mit Sand gefüllt sind, ergibt sich eine ausgezeichnete Wärmedämmung und eine Verringerung der Wärmeableitung aus dem oberen Teil des vergossenen Blockes.

Gemäß F i g. 3 ist die Kokille 1 mit einem wärmeisolierenden Isolationskörper in Form einer Bandage 9 versehen, die aus Asbest bestehen kann. Die Bandage 9 ist genügend breit, um den Spalt zwischen Kokille und Haube (nicht dargestellt) abzudecken.

In F i g. 4 ist die Stirnfläche 10 der Kokille 1 mit einer rundum laufenden Nut 11 versehen, die mit

ίο Asbest, Schlackenwolle oder Glasfasern gefüllt sein kann. Die Aufsetzfläche der Haube 3 kann mit einer gleichartigen, mit Isoliermaterial gefüllten Nut 12 versehen sein. Es ist jedoch auch möglich, daß die Aufsetzfläche der Haube mit einer zahnartigen Leiste 13 von geringerer Breite als die Nut versehen ist, welche Leiste in die Nut 11 der Kokille eingreift (F i g. 5).

Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit

erzielten fortschrittlichen Effekte sind in den folgenden Beispielen näher erläutert.

Es wurden aus 25 Schmelzen von beruhigten Tiefzieh- und Karosseriestählen Blöcke gegossen, wobei jeweils ein Block in gewöhnlicher Weise und ein Vergleichsblock in einer Kokille gemäß F i g. 2 vergossen wurde. Die 25 Schmelzen hatten eine Gußanalyse von 0,04 bis 0,08% Kohlenstoff, 0,03 bis 0,07 7o Silizium, 0,21 bis 0,38% Mangan, 0,009 bis 0,030% Phosphor, 0,014 bis 0,030% Schwefel, 0,031 bis 0,062% Aluminium.

Die Blöcke wurden einer Ultraschallprüfung unterzogen. In der folgenden Tabelle I sind die Versuchsergebnisse nebeneinandergestellt.

Tabelle I

Kokille	ohne Isolationskörper	7o	Kopf	7o	Kokille mit Isolationskörper gemäß Fig. 2	7o	Kopf	7o
Fuß		Anzahl		Fuß		Anzahl
Anzahl	42	25	80	Anzahl	84	25	96
25	36	18	8	25	12	24	4
10	22	2	8	21	4	1
9		2	4	3		0
6	1	1	0
0	0

Anzahl der geprüften Vorbrammen

Ohne Fehler

Leichte Fehler (toleriert)

Nachschnitte

Umleger

■ Es ergibt sich daraus, daß bei Verwendung der In einer zweiten Versuchsreihe wurden Blöcke, die

erfindungsgemäßen Kokille eine wesentlich bessere in einer Kokille gemäß F i g. 3 vergossen wurden,

Gußqualität erreicht wird. Die Anzahl der Blöcke gegenüber normal vergossenen Blöcken geprüft. Das

ohne Fehler bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ergebnis der Ultraschallprüfung ist in Tabelle II

Verfahrens ist doppelt so groß wie bei der bekannten 50 erläutert, früheren Arbeitsweise.

Tabelle II

Fehlerfrei Toleriert

Nachschnitt
infolge Innenfehler

Normalblöcke

Blöcke mit Isolationskörper

Normalblöcke

Blöcke mit Isolationskörper

Auch hieraus ist ersichtlich, daß das erfindungsgemäße. Verfahren eine wesentliche Verbesserung für die Gußqualität, besonders bei Fußvorbrammen, erreichen läßt. ·'.

	Fußvorbrammen	1
5	3
9	2
10
11 .	Kopfvorbrammen

In einer dritten Versuchsreihe wurden Blöcke aus beruhigtem Stahl, die in einer Kokille mit umlaufender Nut gemäß F i g. 4 vergossen wurden, normal vergossenen Blöcken gleicher Zusammensetzung gegenübergestellt

■ Die Tabelle III zeigt die Einzelergebnisse, und zwar aufgegliedert nach der Qualität des Fuß- und Kopfteiles, und die Tabelle IV gibt eine zusammenfassende Vergleichsübersicht über diese dritte Versuchsreihe wieder.

Tabelle III
Ultraschallprüfung auf Innenfehler vei Vorbrammen

Ultraschallergebnisse der Vorbrammen Schmelz-Nr. I Block-Nr. I Fuß

Kopf

Ultraschallergebnisse der Vorbrammen Schmelz-Nr. I Block-Nr. j Fuß I Kopf

1. Blöcke mit Isolationskörper gemäß F i g. 4

353520	23307	oB	oB	403614	353627	19924	U	Es bedeutet: oB = fehlerfrei,	oB	= Vorbramme wesen Innenfehler nacl	403109	22634	oB	oB
	23306	oB	oB	403583	353093	19237	oB	oB	403132	22619	oB	oB
	23305	oB	oB	403565		19236	toi	oB	403152	23304	U	oB
352978	18865	oB	oB	403465	403614	22635	U	oB	403516	22612	oB	oB
	18864	oB	oB		403537	22631	N	oB	353131	22611	oB	oB
	18863	oB	oB			22632	toi	oB		22610	toi	oB
352954	18457	oB	oB	403428		22633	oB	QB		22613	oB	oB
	18456	oB	oB				22615	N	oB
352932	18454	N	oB		toi == leicht tolerierter Innenfehler,		22614	oB	oB
	18872	N	oB	403365	IS	leeschnitten.	19923	U	oB
	18455	oB	oB	403062	20918	N	oB
352906	18451	oB	oB	403109	19933	toi	oB
	18453	N	oB	403152	19928	toi	oB
	18452	oB	oB		19927	oB	oB
352879	20915	oB	oB	403132	19937	oB	oB
	20917	oB	oB	403062	19932	oB	oB
352866	18868	oB	oB	403132	19936	oB	oB
	18867	oB	oB	403109	19935	oB	oB
	18866	toi	oB	403583	22621	oB	oB
352838	6926	oB	oB	403178	23606	oB	oB
	6924	oB	oB		23605	oB	oB
	6925	oB	oB	403062	20919	oB	oB
353000	19940	oB	oB	403365	20913	oB	oB
	19939	oB	oB		20914	oB	oB
2. Blöcke ohne Isolationskörper
19934	toi	oB
19938	N	oB
19926	N	oB
22617	toi	oB
21316	oB	oB
21315	toi	oB
21314	U	oB

U = Vorbramme wegen Innenfehler umgelegt.

Tabelle IV
Vergleich der Blöcke mit und ohne Isolationskörper hinsichtlich Innenfehler an den Vorbrammen

Kokille

Blockanzahl

Kopfvorbrammen

fehlerfrei Stück I "/„

toleriert

Stück

Nachschnitt +Umleger Stück J »/„

Fußvorbrammen

fehlerfrei	Vo	toleriert	8,3	+Umleger	%
Stück	77,1	Stück	35,7	Stück	14,6
37	21,4	4	7	42,9
3	5	6

Mit Isolationskörper

Ohne Isolationskörper

48 14

100 100

Aus den Ergebnissen ist ersichtlich, daß durch das 65 wendung eines Isolationskörpers verhältnismäßig geerfmdungsgemäße Verfahren die Qualität der Guß- ring. Eine wesentliche Verbesserung wird jedoch bei blöcke wesentlich verbessert wird. Die Zahl der den Fußvorbrammen erzielt. Der Anteil der fehler-Innenfehler an Kopfvorbrammen ist auch ohne An- haften Fußvorbrammen (Nachschnitt + Ausschuß)

war bei den in normaler Weise vergossenen Blöcken dreimal so hoch (43,9%) wie bei den in erfindungsgemäßer Weise in Kokillen mit ringförmigen Isolationskörpern hergestellten Blöcken.

Claims (5)

5 Patentansprüche:

1. Kokille mit gegebenenfalls beheizter Haube, dadurch, gekennzeichnet, daß der Spalt zwischen Kokille und Haube durch außen an diesen lösbar angeordnete ringförmige Isolations- ίο körper abgedeckt bzw. durch eine Nut-Leisten-Verbindung zwischen Kokille und Haube, wobei die Nut mit Isoliermaterial gefüllt ist, überbrückt ist.

2. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Isolationskörper, der die Außenwand (1) der Kokille umgibt, aus einer oder mehreren umlaufenden Zargen (6) von winkelförmigem Querschnitt besteht, in die ein Isolierstoff gefüllt ist.

3. Kokille nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der obere Randteil der Ko-

kille (1) als auch der untere Rand der Kokillenhaube (3) je eine umlaufende Zarge (6, 6') tragen, wobei die untere Zarge (6) den Spalt (S) zwischen Kokille und Haube und die obere Zarge (6') seitlich und nach oben überragt und beide Zargen mit Isolierstoff gefüllt sind (Fig. 2).

4. Kokille nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche der Kokille (1) und/ oder die Aufsetzfläche der Haube mit einer umlaufenden Nut (11,12) versehen ist, die mit Isolierstoff, beispielsweise Asbest, gefüllt ist (Fig. 4).

5. Kokille nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufsetzfläche der Haube (3) mit einer zahnartigen Leiste (13) von geringerer Breite als die Nut (11) der Kokille (1) versehen ist und diese Leiste in die Nut der Kokille eingreift (F i g. 5).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1215 009,1223 250; USA.-Patentschriften Nr. 1174 131, 1 636 013,
696 986, 1 775 473, 2 282 248.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 659/304 8.66 © Bundesdruckerei Berlin