DE1758544A1 - Verfahren zur Herstellung von gesonderten Stuecken aus Ferrolegierungen - Google Patents

Description

"Verfahren zur Herstellung von gesonderten Stücken aus Ferrolegierungen."

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Ferrolegierungen und befasst sich insbesondere mit einem Verfahren zur Herstellung von gesonderten Stücken aus Ferrolegierungen, wie Ferromangan und Ferrosilizium, ohne Zerkleinerung und Siebung. In diesem Zusammenhang betrifft die Erfindung insbesondere ein' neues Gießverfahren und Behandlungsverfahren für Ferromangan und Ferrosilizium.

In der Vergangenheit wurden verschiedene Verfahren zur Behandlung von Ferrolegierungen verwendet. Eines dieser Verfahren betraf dae (Hessen einer Ferrolegierung, beispielsweise Ferro-'

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Mangan, aus dem Ofen unmittelbar in Boxen, die sich auf flaohen eisenbahnwagen befanden. Nach der Verfestigung wird dann das

Ferromangan zerkleinert und auf die ^ewiinschten Grossen abgesiebt. ORIGINAL INSPECTED Patentanwälte Dipl.-Irtfl. Martin licht, Dipl -Wlrtich.-Ing. Axtl Hanimonn, Dlpl.-Phyj. Sebaitian Herrmann

.Diese Verfahrensweise ist jedoch im allgemeinen insofern unbefriedigend, weil dabei immer die Gefahr besteht, daß heisses Metall aus den auf den Eisenbahnwagen befindlichen Boxen ausbricht, und weil die erforderliche Ausrüstung hohe Wartungekosten verursacht und dazu noch Kosten für die Zerkleinerung und Siebung entstehen.

Sin sichereres Verfahren, obj.eich immer noch verhältnis-

massig kostspielig, besteht darin, das Ferromangan in Massdn

abzugiessen. Hierbei wird das Ferromangan in Gießpfannen gegossen und in eine Masselgießmaschine eingefüllt, die das kontinuierliche Vergiessen zu Masseln vornimmt. Die gegossenen Masseln können dann weiterb ehandelt werden, indem sie auf die geriinschte Grusse zerkleinert und abgesiebt werden.

Bine weiter· Möglichkeit, die in der USA-Patentschrift 2 917 798 beschrieben ist, besteht darin, das Ferromangan in tine unterteilte Grube zu giessen, deren Innenwände in einer Weise beschichtet sind, die das Entfernen des Gußmaterialjs ermöglicht. Die auf diese Weise hergestellten, gegossenen Brammen müssen jedoch 4m allgemeinen ebenfalls zerkleinert oder ge- j !rochen werdeng bevor sie verwendet werden können«

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Demgegenüber wird durch die Erfindung «in Verfahren zur Herstellung gesonderter 8tttoke aus einer Ferrolegierung gesohaffen, bei dem keine Zerkleinerung und Siebung erforderlich ist und bei dem die Ferrolegierung in einen abgegrenzten Bereich vergossen wird, und zwar so, dan der FerrolegieruhgaguB in

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Stücke bestimmter Größe zerbricht. Dieses Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß mehrere Schichten Ferrolegierungsschmelze in den oben genannten, umgrenzten Bereich gegossen werden, und daß jede vorhergehende Schicht sich verfestigt, bevor die darauffolgende Schicht vergossen wird, um dadurch eine Schichtenbildung zu ermöglichen, ohne daß zwischen den Schichten eine erhebliche Verschmelzung auftritt und so zu ermöglichen, daß in der Schicht Spannungen· entstehen, die die Bruclbildung einleiten. Als nächster Verfahrensschritt schliesst sich dann eine Wasserkühlung der letzten obersten Schicht an, die zum Ziel hat, die Oberfläche dieser Schicht zu verfestigen und zu zerbrechen; und der letzte Verfahrensschritt besteht dann darin, die gegossene Ferrolegierung aus dem umgrenzten Bereich in Stücken on im wesentlichen kubischer Form mit nahezu Schichtdicken gleicher Stärke zu entfernen.

Erfindungsgemäß wird eine Ferrolegierung in einen umgrenzten Bereich so eingegossen, daß der Ferromanganguß nach der Verfestigung in Stücke bestimmter Größe zerbricht. Das Verfahren besteht dabei, wie bereits oben erwähnt, aus den folgenden Schritten: Vergiessen mehrerer Schichten aus Ferromangan in einen abgegrenzten Bereich, Verfestigung der Oberfläche jeder vorausgehenden Schicht, bevor die nachfolgende Schicht gegossen wird, um eine Schichtenbildung zu ermöglichen, bei der zwischen den einzelnen Schichten im wesentlichen keine Fusion oder Verschmelzung stattfindet, Wasserkühlung der letzten und obersten Schicht zur Verfestigung und zur Bruchbildung der Oberfläche diesel" Schicht und schliesslich Entfernung des Ferromangan-

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gusses aus dem umgrenzten Bereich in Bruchstücken von im wesentlichen kubischer Form und annähernd der Schichtdicke gleichen Dicke. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird eine Ferrolegierungsschmelae in der beschriebenen Weise in aufeinanderfolgenden Schichten in eine .Gießgrube gegossen, die von Wänden aus lose aufgeschichteten, aus der gleichen Ferrolegierung bestellenden Stücken umschlossen wird, die sich leicht entfernen lassen. Nachdem die Schichtbildung bis auf die gewünschte Tiefe stattgefunden hat, werden eine oder mehrere Wände fortgeräumt, um dadurch einen Zugang für die Herausnahme der in der Grube befindlichen Ferrolegierung zu schaffen.

Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in. der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigern

Figur 1 eine perspektivische Ansicht mehrerer Gießgruben, wie sie bei dem erfindungsgemässen Verfahren Verwendung finden,

Figur 2 eine teilweise geschnittene Aufrißansicht einer der in Figur 1 .gezeigten Gießgruben und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Teiles mehrerer Ferrolegierungsschichten, wie sie im Inneren der Gießgrube nach Entfernung der Begrenzungewände zu sehen sind.

Die perspektivische Ansicht von Figur 1 zeigt mehrere Gießgruben und zu diesen führende Rinnen, wie sie an einem Ort in ι der Nähe einer Ferrolegierungequelle, beispielsweise eines Ferro-

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mangan- oder Ferrosiliziumofens gebaut sein könnten. Beispielsweise wird das Ferromangan in einem Hochofen oder Schachtofen hergestellt und dann in Pfannenwagen abgestochen, die von dem Hochofen aus auf Schienen transportiert werden. Auch können die Gruben nahe an den Hochöfen gebaut werden, so daß das Ferromangan aus den öfen direkt in die Gruben gegossen werden kann. Die Gießgruben, wie sie in Figur 1 dargestellt sind, können leicht an einer Stelle neben den Schienenwegen gebaut werden, auf denen die Pfannenwagen transportiert werden, andererseits können die Schienen auch erhöht angeordnet werden. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist dazu nur erforderlich, für die Gießgrube und die Gießrinne einen Flächenbereich auszuheben oder, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, die Gießgrube aus hitzebeständigen Materialschichten oder -Stapeln aufzubauen, die die gesohnolzene Ferrolegierung, also beispielsweise das Ferromangan aufnehmen können, sobald die Schmelze in die Gießgrube eingegossen wird.

Die folgende Beschreibung des Vergiessens von Ferromangan macht die erfindungsgemässe Verfahrensweise deutlich. Selbstverständlich ist diese Verfahrensweise auch bei anderen Ferrolegierungen anwendbar.

VIe au« der perspektivischen Ansicht von Figur 1 ersichtlich ' ' ist, ist die Gießgrube 10 ein umgenzter Bereich, der die Ferrouanganschmelze aus einem Heißmetallgießpfannenwagen Über eine Ausgießrinne IS aufnehmen kann. Der Heißmetallgießpfannenwagen 11,

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· wie er in Figur 2 gezeigt ist, versinnbildlicht die Gießpfannen·

vagen, in die Ferromangan aus dem Hochofen abgestochen wird. ! Die Gießpfannenwagen werden in der üblichen Weise auf Schienen zum Gießgrubenbereich transportiert.

Die Gießgrube selbst lässt sich auf irgendeine geeignete Weise herstellen, sie muß nur in der Lage sein, die Ferromanganschmelze aus den Gießpfannenwagen aufzunehmen und aufzubewahren. Bin· bevorzugte Konstruktion weist Wände 14 auf, die aus lose geschichtetem Ferromangan auf einer hi tscbeständigen Auskleidung oder einem hitzebeständigen Polster 16 bestehen. Die Rinne ist vorzugsweise ebenfalls aus einem geeigneten, hitzebeständigen Material gebaut und wird auf einem hitzebeständigen Bett getragen.

Entfernbare Wände Ik geben den Zugang zu den gegossenen Ferromanganschichten in dem umschlossenen Bereich der Grube frei. Sobald die gewünsohte Schichtdicke erreicht ist, kann das FerromangAA leicht entfernt werden, indem eine oder mehrere der Wände beseitigt werden, so daß eine mechanische Behandlungsausrtjstung in die Grube gebraoht werden kann, die das Ferromangan abbaut und in Verschiokungswagen 16 einlädt.

Die Schichtenbildung des Ferromangan· innerhalb der Gießgrube ist in Figur 3 gezeigt. Wie draus ersichtlich ist, sind die einzelnen Schichten sauber voneinander getrennt. Ds· ■ in jeder Sohicht befindliche Ferromangan ist in Bruohsttioke

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zerbrochen und lässt sich in Stücken bestimmter Grosse abbauen, die durch eine mechanische Vorrichtung auf Transportwagen geladen werden können.

Im Betrieb wird die Ferromanganschmelze aus dem Gießpfannenwagen in eine Rinne gegossen, von wo aus die Schmelze in die Gießgrube fliesst. Die Gießgrube ist vorzugsweise so groß ausgelegt, daß sie eine ganze Gießpfannenladung aufnehmen kann. Nach dem Verglasen verfestigt sich die Oberfläche der Perromanganschicht, und zwar entweder durch Luftkühlung oder durch Wasserkühlung, und dann wird eine nachfolgende Schicht auf die vorhergehende ausgössen. Die Anzahl der zu giessenden Schichten ist beliebig, und die Dicke jeder Schicht kann von der Dicke der anderen Schichten erheblich abweichen, was davon abhängt, wie groß die Ferromanganstücke sein sollen.

Die Steuerung der Stückgrösse der Ferrolegierung wird durch Steuerung der Schichtdicke vorgenommen, weil die hergestellten Ferrolegierungsstucke im allgemeinen kubisch geformt sind und bezüglich ihrer Grosse annähernd der Schichtdicke entsprechen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, beispielsweise beim Giessen von Ferromangan, wird so vorgegangen, daß die Legierung bis zu einer Tiefe von etwa 122 cm gegossen wird, und zwar in sechs Schichten zu je etwa 20,3 cm Dicke. Durch Verfestigung der Oberfläche jeder Schicht, beispielsweise durch Luftkühlung, bevor die folgenden Schichten gegossen werden, ist die Möglichkeit gegeben, die Verschmelzung zwischen den .ScIi J chten auf ein Mindestmaß zu beschränken und somit zwischen

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den Schichten eine saubere Trennung herzustellen. Der der Verfestigung folgende rasche Temperaturwechsel, wie er durch die Berührung nach der Abkühlung mit einer folgenden Schmelzen-Bohicht oder bei der Verfestigung der Oberfläche durch Wasserkühlung, zum Beispiel im Falle der obersten Oberflächen, in Erscheinjung tritt, ruft in den Schichten Spannungen hervor, die die Bildung von Bruchspalten verursachen oder einleiten, welche dann dazu führen, daß die Schicht in einzelne Stücke zerbricht. Nachdem die letzte und oberste Schicht gegossen ist, wird sie mit Wasser gekühlt, um eine den unteren Schichten vergleichbare Bruchbildung zu erhalten. Es hat sich herausgestellt, daß eine bloße Luftkühlung für die oberste Schicht nicht immer ausreicht, um das gewünschte Zerbrechen zu bewirken. Wenn die oberste Schicht nach dem Giessen nicht mit Wasser gekühlt wird, kann sie unter Umständen in unerwünscht große Stücke zerbrechen.

, Vi :■·· ■ ' Eine Gießrinne für den Transport der Metallschmelze in den

Gießgrubenbereich ist erwünscht, um ein weiches Aufströmen der Metallschmelze auf die Oberfläche der verfestigten Ferrolegierung zu bewirken. Um jede Schicht unangetastet zu lassen, soll das Giessen der nachfolgenden Schichten nach Möglichkeit so erfolgen, daß die Wahrscheinlichkeit dafür, daß die Metallschmelze sich in die untere Schicht hineinwäscht und dadurch eine erhebliche Vermischung und Verschmelzung zwischen den Schichten hervorruft, auf ein Mindestmaß beschränkt wird. Wenn viele Schichten in rascher Folge gegossen werden sollen, hat sich als vorteilhaft herausgestellt, jede Schicht zunächst mit

Wasser zu kühlen, um dadurch ihre Oberfläche zu verfestigen, bevor die darauffolgende Schicht vergossen wird. Im allgemeinen werden durch Wasserkühlung jedooh etwas kleinere Ferrolegierungsbruohstüoke erzeugt, und augenblicklich wird die Konstruktion der Gießgrube vorzugsweise so gewählt, daß die Gießgrube ausreichend groß ist, um eine einzelne Schioht in einem Gießvorgang zu giessen. Durch Verwendung von lockerem oder feinem Ferrolegierungsmaterial,für die Grubenwände, ähnlioh dem Material, das gegossen wird, lässt sloh die Grubengrösse verhältnismässig schnell und einfach einstellen. Durch Steuerung der Schichtdicke und Kühlung kann auch die Bruchstüokgrösse eingestellt werden, so daß verhältnismässig wenig Feinanteile produilert werden.

Zur Entfernung der Ferrolegierungebruchstücke nachdem die wegräumbare Wandung beseitigt wurde, lässt sich irgendeine mechanische Fördervorrichtung benutzen. Wenn mehr als nur eine entfernbare Wandung verwendet wird, dann wird daduroh die schnelle Gewinnung der Ferrolegierung erleichtert. Das Produkt kann sofort aufgeladen und abtransportiert werden. Zur Anpassung an die für den Guß zurVerfügung stehende Ferrolegierung smeng β läset eich eine beliebige Anzahl von Gieß-.' gruben benützen. Der Einsatz einer ausreichend langen Rinne · für die Be^ohiokung der Grube mit der Metallschmelze ist deshalb vorteilhaft, well dadurch die Schmelz· in die Grube einfließen kann und nicht In die Grube herabstürzt, Falle dies verlangt wird, kann eine loee Ferrolegierung gleicher Zusammen·-

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j setzung über de» Boden der Grube vor des Qiessen ausgebreitet werden. Dadurch wird der Qrubenboden gegen thermische Bean- · spruchung gesohtttst. Diese lockere Bodenschicht trägt auOerdei sur Erleichterung der Entnahme'durch eine bewegliche Vorrich-

I ι . tung bei.

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Claims (5)

PATENTANWÄLTE DipUng. MARTI N LI CHT Dr. REINHOLD SCHMIDT PATENTANWÄLTE LICHT, HANSMANN, HERRMANN β München 2· THERESiENSTRAssE si Dipl.-Wirtsch.-Ing. A X E L HANSMANN 1758544 Dipi.-phys. Sebastian herrmann UNITED STATES STEEL * ^^ ^ Jun± CORPORATION 1 Ihr Ztichan UiMtf ZaIdMn I Pittsburgh, Pennsylvanien Ke/De j William Perm Place 525 ' V. St. A. Patentanmeldung: "Verfahren zur Herstellung von gesonderten Stücken aus Ferrolegierungen." ™ PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung gesonderter Ferrolegierungsstücke ohne Zerkleinerung und Siebung durch Vergiessen einer Ferrolegierung in einem umgrenzten Bereich, so daß der Ferrolegierungsguß in Stücke bestimmter Grosse zerbricht, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Schichten der Ferrolegierungsschmelze in den umgrenzten Bereich vergossen werden, daß ä jede vorherghende Schicht vor dem Giessen der nachfolgenden Schicht verfestigt wird, um eine Schichtenbildung zu ermöglichen, ohne daß eine erhebliche Verschmelzung zwischen den einzelnen Schichten entsteht und dadurch die Bildung von Spannungen in der Schicht zu verursachen, die zur Bruchbildung führtf daß die letzte und oberste Schicht zur Verfestigung ihrer Oberfläche und zur Erzeugung von Brüchen abgekühlt wird, und daß der Ferrolegierungsguß aus dem umgrenzten Bereich in Stücken von im wesentlichen kubischer

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Form und annähernd der Schichtdicke entspechender Dicke entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der umgrenzte Dereich wenigstens eine entfernbare Wand aufweist, die weggezogen wird, um einen Zugang zu der innerhalb des ungrenzten Bereiches befindlichen Ferrolegierung zu schaffen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der umgrenzte Bereich dadurch geschaffen wird, daß um ihn herum ununterbrochene Stapel aus Ferrolegierungeteilen angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspinch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferrolegierung Ferromangan ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ferrolegierung aus Ferrosilizium besteht.

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