DE1235519B - Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern in metallischen Gussbloecken - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTWs^ PATENTAMT

Deutsche Kl.: 31 b2-27/20

AUSLEGESCHRIFT

Aktenzeichen: St 22269 VI a/31 b2

Anmeldetag: 18. Juni 1964
Auslegetag: 2. März 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern in metallischen Gußblöcken, insbesondere in Stahlblöcken, durch Einleiten neutraler oder reduzierender und praktisch unlöslicher Gase während des Erstarrens vom unteren Kokillenteil her in feiner Verteilung über den Kokillenquerschnitt.

Es ist eine Reihe von Verfahren bekannt, die der Verhinderung von Kernfehlern dienen, die bei der Erstarrung der Schmelze in der Kokille auftreten. So hat man bereits versucht, die Bildung von Fadenoder Sekundärlunker durch langsames Gießen und eine möglichst niedrige Gießtemperatur zu verhindern, ohne jedoch insbesondere bei schweren Schmiedeblöcken mit großem Querschnitt einen fehlerfreien Blockkern zu erreichen. Zur Vermeidung von Kernfehlern hat man auch bereits versucht, die Erstarrung in vertikaler Richtung gegenüber der horizontalen, von den Kokillenwänden ausgehenden Erstarrung durch Verwendung konischer und gedrungener Kokillen oder von Kühlelementen zu forcieren. Schließlich ist auch eine Reihe von Desoxydationsverfahren bekannt, die zur Erhöhung des Reinheitsgrades der Schmelze und der Beeinflussung der Verteilung nichtmetallischer Einschlüsse im Block dienen. In vielen Fällen läßt sich auf diese Weise ein gutes Verschweißen des Sekundärlunkers beim Verformen erreichen, zu einwandfreien Blockkernen führen diese bekannten Maßnahmen dagegen nicht.

Es ist auch bekannt, vom Kokillenfuß her inerte oder nichtoxydierende Gase beispielsweise mittels eines Einleitungsrohres durch das noch flüssige Metall zu leiten. Über die Art einer derartigen Spülgasbehandlung, insbesondere jedoch über die spezifische Gasmenge und deren Verteilung über den Blockquerschnitt ist jedoch nichts bekannt. Darüber hinaus haben Versuche erwiesen, daß bei zu starker Durchwirbelung und Fortführung der Spülgasbehandlung bis zur Erstarrung der Schmelze ein erheblicher Teil der nichtmetallischen Einschlüsse im Block verbleibt. Bei zu kräftiger Badbewegung werden die nichtmetallischen Einschlüsse nämlich, anstatt sich im Blockschaum abzuscheiden, wieder mit in das Blockinnere gerissen, wo sie mit fortschreitender Kristallisation bzw. Erstarrung festgehalten werden. Dabei nimmt die Einschlußgröße infolge Koagulation noch zu, so daß ein Abscheiden nach Beendigung der Spülgasbehandlung wegen der hohen Viskosität der Schmelze nicht mehr möglich ist. Schließlich erlaubt auch das Einleiten mittels eines Gasrohrs keine dem jeweiligen Zustand der Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern
in metallischen Gußblöcken

Anmelder:

Stahl- und Röhrenwerk Reisholz G. m. b. H.,
Düsseldorf-Reisholz, Henkelstr. 209

Als Erfinder benannt:

Fritz Goedecke, Düsseldorf-Benrath;
Paul Opel, Langenfeld;
Werner Martin, Düsseldorf;
Eberhard Olfe, Erkrath-Unterbach

Beanspruchte Priorität:

Österreich vom 3. September 1963 (A 7079/63)

erstarrenden Schmelze entsprechende Dosierung der Spülgasmenge, die praktisch entscheidend ist für den Erfolg einer derartigen Behandlung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, bei dem eingangs erwähnten Verfahren die Dosierung des Spülgases den Bedingungen des Gießens und der fortschreitenden Erstarrung anzupassen und auf diese Weise sowohl die Bildung von Sekundär- und Schwindungslunker im Blockkern zu verhindern als auch ein weitestgehendes Entfernen der nichtmetallischen Einschlüsse sicherzustellen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Blasdauer 50 bis 100% der Gießzeit entspricht und der Schmelze mit abnehmender Gasstromstärke 10 bis 50 Normalliter Gas je Tonne zugeführt werden, wobei die Maximalstromstärke das Zweifache der mittleren Stromstärke nicht übersteigt und die Endstromstärke weniger als 10°/o der mittleren Stromstärke beträgt.
Eine derartige Spülgasbehandlung führt selbst bei schweren Blöcken mit großem Querschnitt zu einem homogenen Gefüge ohne makroskopische Fehler, da die Kinetik der sich auch während des Gießens und nach Gießende fortsetzenden Desoxydation verbessert und die Bildung von Sekundärlunker verhindert wird, an denen sich nichtmetallische Einschlüsse bevorzugt ausscheiden. Die erfindungsgemäße Änderung der Parameter beim Einleiten des Spülgases

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Claims (5)

führt dabei zu einer frühzeitigen Abscheidung der nichtmetallischen Einschlüsse, die sich im Blockschaum sammeln, ohne wieder in das Blockinnere hineingerissen zu werden. Darüber hinaus wird der Schmelze Wärme entzogen und die Keimbildung bei 5 entsprechender Verteilung des Spülgases über den Blockquerschnitt in allen Bereichen des Blocks gefördert, so daß nicht nur die Erstarrungszeit verkürzt wird, sondern auch ein feinkörniges Gefüge entsteht. Schließlich kommt es durch die erfindungsgemäße Spülgasbehandlung auch zu einer merklichen Entgasung der Schmelze und zu einer Verringerung des Sauerstoffgehaltes. Als Spülgas sind inerte Gase, wie beispielsweise Argon, sowie in bezug auf das jeweilige Metall neutrale oder reduzierende Gase, wie beispielsweise Kohlenmonoxyd oder Stickstoff bei Stahlschmelzen, geeignet. Um eine optimale Wirkung der Spülgasbehandlung zu erreichen, muß das Gas in feiner Verteilung über den gesamten Kokillenquerschnitt aufsteigen und wird daher erfindungsgemäß durch eine Düse mit mehreren Austrittsöffnungen von je 0,02 bis 0,2 mm2 Öffnungsquerschnitt eingeleitet. An Stelle einer einzigen Düse können jedoch auch mehrere Düsen mit je einer Austrittsöffnung von 0,02 bis 0,2 mm2 Öffnungsquerschnitt verwendet werden. Die Vielzahl der Austrittsöffnungen mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt gestattet dabei, eine große Gasmenge einzuleiten, ohne daß es zu einer übermäßigen Durchwirbelung der Schmelze mit allen ihren Nachteilen kommt. Die Düse kann, an einem Zuleitungsrohr hängend, von oben in die Kokille eingetaucht oder auf einem stehenden, von unten in die Kokille eingeführten Rohr sitzen. In jedem Fall ist die Düse erfindungsgemäß im Abstand oberhalb der während des Gießens sofort erstarrenden Randschicht angeordnet, um ein zu frühes Verschließen der Düsenöffnungen zu vermeiden. Bei hängender Düse kann die Spülgasbehandlung während des Gießens beginnen und auch nach Gießende fortgesetzt werden, während bei stehender Düse der Beginn der Spülgasbehandlung mit dem Gießbeginn zusammenfallen muß, um ein Verstopfen der Düsenöflnungen zu vermeiden. Infolge der abnehmenden Gasstromstärke bis auf 10 % der mittleren Gasstromstärke wird die anfänglich starke Konvektion der Schmelze allmählich verringert, wobei die Maximalstromstärke im Hinblick auf eine möglichst vollständige Entfernung der nichtmetallischen Einschlüsse das Zweifache der mittleren Stromstärke nicht übersteigt. Das Nachblasen erfolgt mit etwa 4% der Gesamtgasmenge. Bei einem 50-t-Block, dessen Gewicht bis zur Haube 421 und dessen Gießzeit bis zum Erreichen der Haube 16 Minuten bei einer Gesamtgießzeit von 24 Minuten beträgt, liegt der spezifische Gasverbrauch bei 30 NI/t und die Blaszeit bei 18 Minuten. Anfänglich beträgt bei einer Blaszeit von 6 bis 11 Minuten die Gasstromstärke 155 und 125 Nl/min, während anschließend bis zur 12. Minute die Gesamtstromstärke stark vermindert und zwischen der 12. und 18. Minute bei bis 5 Nl/min nachgeblasen wird. Bei Gasstromstärken zwischen 120 und 180 Nl/min sind 24 Austrittsöffnungen mit je 0,08 bis 0,12 mm2 Öffnungsquerschnitt ausreichend, wenn der Gasdruck etwa atü beträgt. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelten Blöcke zeichnen sich durch ein gleichmäßiges und feinkörniges Gefüge aus, das frei von Lunkern und Kernfehlern ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus der geringen Blockseigerung und einer fehlerfreien Blockoberfläche mit guten Verformungseigenschaften. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verhinderung von Kernfehlern in metallischen Gußblöcken, insbesondere in Stahlblöcken, durch Einleiten neutraler oder reduzierender und praktisch unlöslicher Gase während des Erstarrens vom unteren Kokillenteil her in feiner Verteilung über den Kokillenquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdauer 50 bis 100 °/o der Gießzeit entspricht und der Schmelze mit abnehmender Gasstromstärke 10 bis 50 Normalliter Gas je Tonne zugeführt werden, wobei die Maximalstromstärke das Zweifache der mittleren Stromstärke nicht übersteigt und die Endstromstärke weniger als 10°/o der mittleren Stromstärke beträgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Düse mit mehreren Austrittsöffnungen von je 0,02 bis 0,2 mm² Öffnungsquerschnitt.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere Düsen mit je einer Austrittsöffnung von 0,02 bis 0,2 mm² Öffnungsquerschnitt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen am Kokillenfuß im Abstand oberhalb der während des Gießens sofort erstarrenden Randschicht angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen an höhenverstellbaren Lanzen befestigt sind.

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