DE1296750B - Process for the production of metallic centrifugal cast hollow bodies - Google Patents

Process for the production of metallic centrifugal cast hollow bodies

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DE1296750B DEB82144A DEB0082144A DE1296750B DE 1296750 B DE1296750 B DE 1296750B DE B82144 A DEB82144 A DE B82144A DE B0082144 A DEB0082144 A DE B0082144A DE 1296750 B DE1296750 B DE 1296750B
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Description

1 2 ■1 2 ■

Die Erfindung bezieht sich auf Schleudergußstücke aber auch auf Grund eines natürlichen Vorgangs in und betrifft ein Schleudergußverfahren zur Herstel- der Schmelze, die stets bestrebt ist, in reinem Zulung metallischer Hohlkörper durch Vergießen des stand zu kristallisieren und dabei die Verunreinigunflüssigen Metalls in einer mit hoher Geschwindigkeit gen von den bereits erstarrten Zonen in die noch rotierenden Form. 5 schmelzflüssigen Zonen des Gußstückes abdrängt,The invention relates to centrifugal castings but also based on a natural process in and relates to a centrifugal casting process for producing the melt, which always strives to be pure feed metallic hollow body by pouring the stand to crystallize and thereby remove the contaminants Metal in a high speed gene from the already solidified zones to the still rotating shape. 5 displaces molten zones of the casting,

Da die Innenfläche der Gußstücke bereits erstarrt, so daß sie sich auf der Innenfläche des Gußstückes während sich unter ihr noch flüssiges, mit Gasen und ansammeln; diese nach innen gerichtete Bewegung Verunreinigungen durchsetztes Metall befindet, haben wird beschleunigt, wenn das Gußstück zunehmend Röhren und andere Hohlkörper, die nach einem bis- von außen nach innen abkühlt, her bekannten Schleudergußverfahren hergestellt io In der Erfindung wurde erkannt, daß die Schwiewerden, in der Regel eine poröse Schicht längs der rigkeiten der herkömmlichen Schleudergußverfahren inneren Oberfläche des Gußstückes, in der sich die dem in die Form eingeführten Flußmittel zuzuschrei-Verunreindgungen der' Schmelze und auch Poren ben sind, das in der Form gegenüber dem geschmol- oder Lunker, hervorgerufen durch Gase, die während zenen Metall eine zu niedrige Temperatur hat. des Gießens austreten, konzentrieren. Die Verun- 15 Es ist leicht einzusehen, daß eine Flußmittelreinigungen bestehen größtenteils aus Schlackenein- schicht, deren Temperatur unter der Erstarrungstemschlüssen, Eisenoxiden, Silikaten, Aluminaten und peratur des Gießmetalls liegt, die innere Fläche des anderen Verunreinigungen, die aus Reaktionen Gußstückes abkühlt und erstarren läßt, bevor die zwischen den gelösten Gasen und den Materialzu- Verunreinigungen einschließlich der eingelagerten schlagen der Schmelze oder Reaktionen zwischen der ao Gase die Möglichkeit haben, aus dem Inneren der Gießform und der Schlacke herrühren. Diese Schicht Gußmasse zu entweichen. Mit anderen Worten, somuß unter erheblichem Aufwand und beträchtlicher bald die innere Fläche des Gußstückes erstarrt ist, Materialverschwendung, die zuweilen 30 % des Guß- bleiben die Verunreinigungen im gegossenen Metall volumens ausmachen kann, entfernt werden, um ein eingeschlossen und können die harte Innenfläche, die befriedigendes Endprodukt zu erhalten. 25 bereits ausgeformt ist, nicht mehr durchstoßen. Dar-Since the inner surface of the castings already solidifies, so that they are on the inner surface of the casting while under her still liquids, with gases and accumulate; this inward movement Contaminants interspersed with metal will have accelerated as the casting progresses Tubes and other hollow bodies, which cools down from the outside to the inside after one, known centrifugal casting process produced io In the invention it was recognized that the Schwiewerden, usually a porous layer along the lines of conventional centrifugal casting inner surface of the casting in which the impurities due to the flux introduced into the mold are located the 'melt and also pores are ben, which in the form compared to the molten or blowholes caused by gases that have too low a temperature during the metal. of pouring out, concentrate. The 15 It is easy to see that a flux cleaning consist mainly of a single layer of slag, the temperature of which is below the solidification temperature, Iron oxides, silicates, aluminates and temperature of the casting metal is the inner surface of the other impurities resulting from reactions the casting cools down and solidifies before the between the dissolved gases and the material contaminants including the stored beat the melt or reactions between the ao gases have the opportunity to get out of the inside of the Casting mold and the slag originate. This layer of casting compound to escape. In other words, so must the inner surface of the casting has solidified with considerable effort and considerable soon, Waste of material, sometimes 30% of the casting - the impurities remain in the cast metal volume can be removed to enclose one and can remove the hard inner surface that to obtain a satisfactory end product. 25 is already formed, no longer pierced. Dar-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein aus ist zu ersehen, daß ein Flußmittel unwirksam ist, Verfahren zu schaffen, das die Herstellung von wenn seine Temperatur vor oder nach dem EinSchleuderguß-Hohlkörpern mit einer von Verun- fließen in die Gießform nicht wesentlich höher ist reinigungen freien inneren Oberflächenzone er- als die Erstarrungstemperatur des Gießmetalls, möglicht. 30 Diese Schwierigkeiten bei den bisher bekanntenThe invention is based on the object, from it can be seen that a flux is ineffective, Process to create the production of if its temperature before or after centrifugal cast hollow bodies with an inner surface zone free of contamination that is not significantly higher than the solidification temperature of the casting metal, possible. 30 These difficulties with the previously known

Es ist bekannt, in die Form, solange sich das Gießverfahren werden weiterhin vermehrt, wenn der Metall in flüssigem Zustand befindet, ein Flußmittel geschmolzene Gießwerkstoff von vornherein stark von geringerem spezifischem Gewicht als dem des verunreinigt ist. In diesem Fall erzeugen die VerMetalls in einer solchen Menge einzubringen, daß es unreinigungen, die vom Beginn des Gießprozesses an während der Rotation der Form einen die innere 35 aus der Schmelze in das geschmolzene Flußmittel Oberfläche des Gußstückes abdeckenden Belag übertreten, eine Schlacke mit sehr hohem Schmelzbildet, um die nach innen fließenden Verunreingun- punkt, die sehr schnell erstarrt, wenn nicht eine ungen zunächst zu sammeln und nach Erkalten der verhältnismäßig große Menge des Flußmittels zuForm und des Gußstückes als harte brüchige Glas- gesetzt wird, so daß der Schmelzpunkt der resultierenschlackenschicht leichter entfernen zu können. 40 den Mischung durch die zusätzlichen Verunreinigun-It is known to be in the mold as long as the casting process continues when the Metal is in a liquid state, a flux melted casting material is strong from the start is of a lower specific gravity than that of the contaminated. In this case the VerMetalls produce to be introduced in such an amount that there are impurities from the beginning of the casting process during the rotation of the mold, the inner 35 melts into the molten flux Step over the surface of the casting covering the surface of the casting, a slag with a very high melting point is formed, about the inwardly flowing impurities, which solidify very quickly, if not an impurity first to collect and after cooling the relatively large amount of the flux to form and the casting is set as hard brittle glass, so that the melting point of the resulting slag layer easier to remove. 40 the mixture due to the additional impurities

Die verschiedenen Flußmittel müssen einen weite- gen schließlich nur wenig erhöht wird, ren Schmelzpunktbereich überdecken, um befriedi- Erfindungsgemäß läßt sich die Qualität vonThe various fluxes have to be increased only a little, cover ren melting point range in order to be satisfied. According to the invention, the quality of

gende Ergebnisse zu erzielen, beispielsweise von einer Schleuderguß-Hohlkörpern dadurch verbessern, daß unteren Grenze von 540 bis über 1650° C, abhängig das Flußmittel mit einer Temperatur, die oberhalb vom jeweiligen Schmelzpunkt des Gießmetalls, z. B. 45 der Erstarrungstemperatur des Gießmetalls liegt, in kann Stahl in einem Temperaturbereich zwischen die Form eingebracht wird.To achieve low results, for example improve by a centrifugally cast hollow bodies that lower limit from 540 to over 1650 ° C, depending on the flux with a temperature above from the respective melting point of the casting metal, e.g. B. 45 is the solidification temperature of the casting metal, in steel can be placed between the mold in a temperature range.

1500 und 17900C vergossen werden, der Schmelz- Weil die Temperatur des Flußmittels erfmdungs-1500 and 1790 0 C are cast, the melting Because the temperature of the flux according to the invention

bereich von Gußeisen reicht von 1130 bis 1730° C gemäß höher ist als die Erstarrungstemperatur des und der Schmelzbereich verschiedener Gußbronzen Gießmetalls, wird die Innenfläche des Gußstückes von 830 bis 1150° C. 50 für einen bestimmten Zeitraum in geschmolzenemThe range of cast iron ranges from 1130 to 1730 ° C, which is higher than the solidification temperature of the and the melting range of various cast bronzes of casting metal, becomes the inner surface of the casting from 830 to 1150 ° C. 50 for a period of time in molten

Typische Flußmittel auf Glasbasis sind Glasarten Zustand gehalten, der nunmehr ausreicht, daß die im mit Zusätzen an Soda und Kalk, die zwischen 980 Metall eingeschlossenen Gase aus der Innenfläche und 1100° C erweichen, und Glassorten mit hohem Gußstückes entweichen und die Verunreinigungen im Siliziumgehalt, die bei ungefähr 1650° C erweichen. Gießmetall sich im Flußmittelbelag ansammeln kön-Typical fluxes based on glass are glass types kept in a state that is now sufficient that the im with additions of soda and lime, the gases trapped between 980 metal from the inner surface and 1100 ° C soften, and types of glass with high casting escape and the impurities in the Silicon content that soften at around 1650 ° C. Casting metal can collect in the flux coating

Auch mit solchen Flußmitteln fällt es immer noch 55 nen, ehe das Gußstück vollständig erstarrt, schwer, ein Gußstück mit dichtem, fehlerfreiem Ge- In Weiterbildung der Erfindung kann die Tempe-Even with such fluxes, it still falls before the casting completely solidifies, difficult to produce a casting with a tight, flawless structure.

füge herzustellen, da sich herausgestellt hat, daß ratur des Flußmittels durch zusätzliche Wärmezufuhr unter der inneren Oberfläche des Gußstückes immer in das Innere der Form für einen gewählten Zeitraum noch eine relativ dicke Schicht vorhanden ist, in der oberhalb der Erstarrungstemperatur des Gießmetalls Poren und Verunreinigungen enthalten sind. Dies 60 gehalten werden, beispielsweise durch Einleiten rührt offensichtlich daher, daß es den Gasen undVer- heißer Gase mit geeigneter Temperatur, unreinigungen nicht möglich ist, sich selbst aus der Während des Gießvorganges trägt die Wärme-join, since it has been found that the temperature of the flux is achieved by adding additional heat always under the inner surface of the casting into the interior of the mold for a selected period of time there is still a relatively thick layer in which it is above the solidification temperature of the casting metal Pores and impurities are included. This 60 are held, for example by introducing evidently stems from the fact that the gases and hot gases at a suitable temperature impurities are not possible to remove themselves from the During the casting process, the heat

Schmelze völlig herauszuarbeiten und in das ge- strahlung aus dem Inneren der eingeschlossenen schmolzene Flußmittel einzudringen. Flußmittelmasse in vorteilhafter Weise dazu bei, daßTo work out the melt completely and into the radiation from the inside of the enclosed penetrate molten flux. Flux mass in an advantageous manner that

An sich neigen bekanntlich die Verunreinigungen 65 ihr Temperatur aufrechterhalten bleibt. Dabei ist es in der Schmelze von selbst dazu, sich einerseits unter gleichgültig, ob ein flüssiges oder ein körniges Flußdem Einfluß der beim Schleudergießen auftretenden mittel mit festen Partikeln verwendet und mit oder Zentrifugalkräfte vom Metall zu trennen, andererseits ohne zusätzliche Erwärmung des Flußmittels ge-As is known, the impurities 65 tend to maintain their temperature. It is there in the melt by itself, on the one hand, regardless of whether it is a liquid or a granular flux Influence of the medium occurring during centrifugal casting used with solid particles and with or To separate centrifugal forces from the metal, on the other hand, without additional heating of the flux

Claims (1)

3 43 4 arbeitet wird. Schließlich dienen die zuletzt erstar- Die Erfindung läßt sich nicht nur durch Hinzurenden Zonen des Gießmetalls im Inneren des Guß- fügen, z. B. Einschleudern eines Flußmittels im gestückes als Puffer gegenüber den bereits erstarrten, schmolzenen Zustand verwirklichen, sondern auch kühleren äußeren Zonen des Gußstückes, wodurch durch Einführen eines keramischen Werkstoffes mit der Wärmeabstrahlungseffekt des Flußmittels, der 5 hohem Schmelzpunkt oder eines schwer schmelzdieses während des Gießvorganges auf höherer Tem- baren Werkstoffes, der feinverteilte feste Partikeln peratur hält als die inneren flüssigen oder plastischen enthält, die, wie vorstehend ausgeführt, auf eine Tem-Zonen des Gießmetalls, verbessert wird. Auf diese peratur erhitzt werden, die über der Erstarrungstem-Weise lassen sich die Qualität der Gußstücke wesent- peratur des Metalls liegt. Auf diese Weise braucht lieh verbessern und Materialvergeudungen vermeiden. io das Flußmittel nur in flüssigem oder fließbarem Zu-Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel an- stand zu sein. Für diese Zwecke können verschiedene gegeben. hitzebeständige Werkstoffe ausgewählt werden, aber Die Erfindung wurde erfolgreich bei der Herstel- es sei daran erinnert, daß das spezifische Gewicht des lung von Rohren im Schleudergußverfahren erprobt, Flußmittels geringer sein muß als das des Gießdie einen Durchmesser von 200 mm und eine Wand- 15 metalls.is working. Finally, the last solidified serve Zones of the casting metal inside the casting join, z. B. Injecting a flux in the piece as a buffer against the already solidified, molten state, but also cooler outer zones of the casting, whereby by introducing a ceramic material with the heat radiation effect of the flux, the high melting point or a low melting point During the casting process on higher tem- perable material, the finely divided solid particles temperature holds as the inner liquid or plastic contains, which, as stated above, on a Tem-Zones of the casting metal, is improved. Be heated to this temperature, which is above the solidification mode the quality of the castings can be determined by the essential temperature of the metal. That way needs improve loan and avoid wasted material. io the flux only in liquid or flowable Zu-Im The following will be an exemplary embodiment. Various given. Refractory materials can be selected, but the invention has been successful in manufacturing. It should be remembered that the specific gravity of the development of pipes in the centrifugal casting process, flux must be less than that of the casting a diameter of 200 mm and a wall 15 metal. dicke von 25 mm hatten. Der Werkstoff, Flußstahl In Abänderung des beschriebenen Verfahrensthickness of 25 mm. The material, mild steel, in a modification of the process described mit mittlerem Kohlenstoffgehalt, hatte folgende Zu- kann in die drehende Form auch zuerst das auf einewith medium carbon content, had the following ad- can in the rotating form also the first one sammensetzung: Temperatur oberhalb der Erstarrungstemperatur descomposition: temperature above the solidification temperature of the Metalls erhitzte Flußmittel und dann das Metall einKohlenstoff 0,63 % ao gebracht werden. Beides wird so lange geschleudert,Metal heated flux and then the metal can be brought to a carbon 0.63% ao. Both are hurled so long Mangan 0,47 °/o bis das schwerere Metall das leichtere Flußmittel verSilizium 0,70% drängt, so daß es von selbst zur Innenseite des Guß-Phosphor 0,004 % Stückes wandert, bevor dieses erstarrt.Manganese 0.47 per cent to the heavier metal the lighter flux silicon 0.70% urges so that it migrates by itself to the inside of the cast phosphor 0.004% piece before it solidifies. Schwefel 0,013 % Aufstellungen über Schmelzpunkte und spezifischeSulfur 0.013% lists of melting points and specific 95 Gewichte hitzebeständiger und schwer schmelzbarer95 weights more heat resistant and difficult to melt Der Rest bestand aus Eisen mit zufälligen Ver- Werkstoffe, aus denen geeignete Flußmittel ausunreinigungen. Als Flußmittel wurde eine Mischung gewählt werden können, finden sich in der Fachaus 0,54kg wasserfreiem Borax mit 3,08kg nor- literatur (vgl. »Refractories«, von F. H. Norton, malem Kalk-Soda-Fensterglas mit folgender Zusam- 2. Auflage, 1942, S. 339 bis 402, Tafel 55, McGrawmensetzung verwendet: 30 Hill Book Co.).The remainder consisted of iron with random components, from which suitable flux from impurities. A mixture can be selected as the flux, which can be found in the specialist literature 0.54kg anhydrous borax with 3.08kg normative literature (cf. »Refractories«, by F. H. Norton, malem Kalk-Soda-Fensterglas with the following composition- 2nd edition, 1942, pp. 339 to 402, plate 55, McGrawmensetzung used: 30 Hill Book Co.). Silizium 72 % Patentansprüche:Silicon 72% patent claims: Soda 15%Soda 15% Kalk 9 % 1. Verfahren zur Herstellung von metallischenLime 9% 1. Process for the production of metallic Mangan 3% 35 Schleuderguß-Hohlkörpern, bei dem in eineManganese 3% 35 centrifugally cast hollow bodies, in which in a Aluminium 1 % Form, solange sich das Metall in flüssigem Zustand befindet, ein Flußmittel von geringeremAluminum 1% form, as long as the metal is in the liquid state, a flux of less Das flüssige Metall wurde in eine rotierende Form spezifischem Gewicht als dem des Metalls in mit zylindrischem Querschnitt bei einer Temperatur einer solchen Menge eingebracht wird, daß es von 1630° C eingeschleudert und danach das Glas 40 während der Rotation der Form einen die innere bei einer Schmelztemperatur von 1700 ° C. Das Guß- Oberfläche des Gußstückes abdeckenden Belag stück als Endprodukt war auffallend frei von Ver- bildet, dadurch gekennzeichnet, daß unreinigungen und Poren, und als der Flußmittel- das Flußmittel mit einer Temperatur, die oberbelag später nach Abkühlen des Gußstückes entfernt halb der Erstarrungstemperatur des Metalls liegt, wurde, zeigte sich, daß auch die Innenfläche des 45 in die Form eingebracht wird. Rohres vergleichsweise frei von poröser Struktur und 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge-Narbenbildung war. kennzeichnet, daß die Temperatur des Fluß-Glas und Metall haben unterschiedliche Ausdeh- mittels durch zusätzliche Wärmezufuhr in das nungskoeffizienten, wodurch sich das Glas nach der Innere der Form für einen gewählten Zeitraum Abkühlung von selbst von der Innenfläche des Guß- 50 oberhalb der Erstarrungstemperatur des Gießstückes trennt. Wenn es sich herausteilt, daß ein ein- metalls gehalten wird.The liquid metal was in a rotating form with a specific gravity than that of the metal in with a cylindrical cross-section is introduced at a temperature such an amount that it of 1630 ° C and then the glass 40 during the rotation of the mold one the inner at a melting temperature of 1700 ° C. The coating covering the cast surface of the casting piece as the end product was noticeably free from formation, characterized in that impurities and pores, and as the flux - the flux with a temperature that the top layer later, after the casting has cooled, it is half of the solidification temperature of the metal, it was found that the inner surface of the 45 is also incorporated into the mold. Tube comparatively free of porous structure and 2. The method according to claim 1, thereby ge-scarring was. indicates that the temperature of the flux glass and metal have different expansion means due to additional heat input into the expansion coefficient, which causes the glass to move inside the mold for a selected period of time Self-cooling of the inner surface of the casting 50 above the solidification temperature of the casting separates. When it turns out that a single metal is held. zelner Belag dieser Charakteristik nicht in angemes- 3. Abänderung des Verfahrens nach Ansener Weise entspricht, kann die Trennung durch Be- sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die sprühen der erstarrten, aber noch heißen Glasschicht drehende Form zuerst das auf eine Temperatur mit relativ kaltem Wasser vollendet werden. Der 55 oberhalb der Erstarrungstemperatur des Metalls thermische Schock zertrümmert den Glasbelag und erhitzte Flußmittel und dann das Metall einliefert eine saubere glänzende innere Oberfläche des gebracht und beides so lange geschleudert wird, Gußstückes. Schließlich kann der Belag auch durch bis das schwerere Metall das leichtere Flußmittel Schlagen des kalten Gußstückes entfernt werden. verdrängt hat.Individual coating of this characteristic not in an appropriate 3. Modification of the method according to Ansener Way, the separation can be done by discussion 1, characterized in that in the first spray the solidified, but still hot glass layer rotating mold to a temperature be completed with relatively cold water. The 55 above the solidification temperature of the metal thermal shock shatters the glass covering and heated flux and then the metal feeds in a clean, shiny inner surface of the brought and both spun for so long, Casting. Finally, the coating can also carry through to the heavier metal and the lighter flux Hitting the cold casting can be removed. has displaced.
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