DE1758998C3

DE1758998C3 - Method for producing a cast metal body

Info

Publication number: DE1758998C3
Application number: DE19681758998
Authority: DE
Inventors: Gordon Oswestry Shropshire; Taylor Percy Ronald Wrexham Denbighshire Wales; Halsey (Großbritannien)
Original assignee: Monsanto Ltd
Current assignee: Monsanto Ltd
Priority date: 1967-09-20
Filing date: 1968-09-13
Publication date: 1976-07-22

Description

Gießen von einfachem Stahl niedrigen Kohlenstoffgehaltes, niedriglegiertem Stahl oder ferritischem oder martensitischem rostfreiem Stahl eingesetzt.
35 Die verschiedenen Aktivkohlesorten, die für eineCasting of simple low carbon steel, low alloy steel or ferritic or martensitic stainless steel is used.
35 The different types of activated charcoal required for a

Die vorliegende Erfindung betrifft em Vcifahrcr· Verwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen eines Metallgußkörpers durch Ein- geeignet sind, und die Metalle, für welche das Vergießen von geschmolzenem Metall in eine während fahren besonders geeignet ist, sind in der Patentdes Abkühlens des Gußkörpers und während des Ein- schrift 15 58 268 eingehend beschrieben. Hinsichtlich gieße'ns des Metalls mit Aktivkohle umgebene kera- 40 ihrer Porosität sind die bevorzugten Aktivkohlesormische Schalengießform nach Patent 15 58 268. ten solche mit einer spezifischen Oberfläche von wein der französischen Patentschrift 13 05 025 wird nigstens 500 m²/g und insbesondere von 1000 bis die Lehre erteilt, die das flüssige Metall enthaltende 1600 m²/g.The present invention relates to a vehicle being used in the method according to the invention for manufacturing a metal casting by casting, and the metals for which the casting of molten metal in a while driving is particularly suitable are in the patent of the cooling of the casting and while of the entry 15 58 268 is described in detail. With regard to casting of the metal with activated carbon, the porosity of the preferred activated carbon is standard shell molds according to patent 15 58 268. Those with a specific surface area of wine according to French patent 13 05 025 is at least 500 m ² / g and in particular 1000 until the teaching is given that the liquid metal containing 1600 m ² / g.

Gießform mit einer Masse zu umgeben, die aus Weiterhin kann es erfindungsgemäß von VorteilTo surround the casting mold with a mass, which can furthermore be advantageous according to the invention

kohlehaltigem Material besteht. Als kohlehaltiges 45 sein, wenn man so arbeitet, daß die Aktivkohle eine Material wird der bekannte Gußschrot und Graphit Teilchengröße derart besitzt, daß das gesamte Main flockiger und schuppiger Form verwendet sowie terial durch ein Sieb mit einer Maschenweite von nicht näher bezeichnete Materialien, die einen we- 0,55 mm im wesentlichen hindurchgeht, jedoch sentlichen Kohlenstoffgehalt und eine verhältnis- durch ein Sieb mit einer Maschenweite von 0,105 mm mäßig hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen. Die 50 im wesentlichen zurückgehalten wird.
Verwendung von Aktivkohle als Schutz^off ist hier Es wird angenommen, daß die günstigen Bedin-carbonaceous material. As carbon-containing 45, if you work so that the activated carbon is a material of the well-known cast shot and graphite particle size has such that the entire main flaky and flaky form is used as well as material through a sieve with a mesh size of unspecified materials that one which essentially passes through 0.55 mm, but has a substantial carbon content and a relatively high thermal conductivity through a sieve with a mesh size of 0.105 mm. The 50 is essentially withheld.
Use of activated carbon as protection ^ off is here it is believed that the favorable condi-

aber nicht vorgesehen, wohl aber die Maßnahme in gungen, die bei dem vorliegenden erfindungsgemäßen Sonderfällen, die Gießform zusammen mit dem Verfahren erhalten werden, dem Ausspülen bzw. kohlehaltigen Material zu erhitzen. dem Abführen von Luft aus dem permeablen Mate-but not provided, but the measure in conditions that in the present invention Special cases, the mold is obtained together with the process, the rinsing or heat carbonaceous material. the removal of air from the permeable material

Die Verwendung von Aktivkohle stellt nun eine 55 rial der Schalenform und aus dem Hohlraum des Verbesserung gegenüber der Verwendung anderer Gußmodells, durch die gasförmigen Verbrennungs-Kohiesorten in einem solchen Verfahren dar. Das produkte des Kohlenstoffs zuzuschreiben sind. Die Ausmaß dieser Verbesserung ist um so größer, je Verbrennung des Kohlenstoffs wird während des mehr die Formkörper an Oberflächenfehlern oxida- Brennens eingeleitet und dauert während des Gietiven Ursprungs, beispielsweise an Narbenbildung 60 Bens des Metalls und der Abkühlung des Gußstückes und Entkohlung, leiden. Das Verfahren ist von be- an.The use of activated carbon now creates a 55 rial of the shell shape and out of the cavity of the Improvement over the use of other casting models through the gaseous combustion cohorts in such a process. The products of carbon are to be attributed. the The extent of this improvement is greater, the more the carbon is burned during the more the moldings are introduced to surface flaws oxida-firing and lasts during the Gietiven Origin, for example, from scarring 60 benches of the metal and the cooling of the casting and decarburization, suffer. The procedure is new.

sonderem Wert bei der Herstellung von Gußkörpern Es ist vorgesehen, daß die in dem Verfahren derof particular value in the manufacture of castings. It is envisaged that the in the process of

aus Metallen, die gegenüber solchen Oberflächen- vorliegenden Erfindung verwendete keramische Schaschäden sehr empfindlich sind, wie beispielsweise lengießform normalerweise nach herkömmlichen Vereinfache Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, 65 fahren hergestellt werden kann, wobei dieses Verfahniedriglegierte Stähle und viele rostfreie Stähle vom ren, wenn die Schalengießform gebrannt wird, eine ferritischen und martensitischen Typ. Endstufe von typischerweise einer Temperatur imof metals, the ceramic damage used against such surfaces present invention are very sensitive, such as casting mold normally after conventional simplifications Steels with a low carbon content, 65 can be manufactured, this process being alloyed Steels and many stainless steels from the ren when the shell mold is fired one ferritic and martensitic type. Output stage of typically a temperature in

Bei dem im Hauptpatent beschriebenen Verfahren Bereich von 950 bis HOO³C umfaßt. Bei dem vor-In the process described in the main patent, the range is from 950 to HOO ³ C. At the previous

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liegenden Verfahren kann eine Schalenform, wäh- hältlich ist. Die Teilchengrößen-Verteilung der ver-lying method can be a shell shape, which is optionally available. The particle size distribution of the

rend sie noch vom Brennen her heiß ist, in Aktiv- wendeten Aktivkohle war so, daß durch ein Sieb mitrend it is still hot from burning, activated charcoal was turned in so that through a sieve with

kohle eingebettet werden, um so eine Schalenform einer lichten Maschenweite
mit umgebender Aktivkohle zu bilden, die dann aufCoal are embedded in such a way as a shell shape with a clear mesh size
with surrounding activated carbon to form, which then on

die gewünschte Temperatur erhitzt wird. Es ist oft- 5 von 0,54 bis 0,37 mm 43 % der Teilchen,the desired temperature is heated. It is often- 5 from 0.54 to 0.37 mm 43% of the particles,

mais am geeignetsten, daß diese Temperatur im we- _Von 0,37 bis 0,25 mm 45% der Teilchen,corn most suitable that this temperature in the GR _V on 0.37 to 0.25 mm 45% of the particles,

sentlichen dieselbe ist wie diejenige, bei welcher die n-< <-.·,»,„ m«, j -^ ., , , is essentially the same as the one in which the n- <<-. ·, »," m ", j - ^.,,,

Schalenform gebrannt wird, weil dann für die beiden ^von °'^{25 biS} °'^{18 mm} ¹⁰ °^{/o der Teilchen und} Shell shape is burned, because then for the two ^from ° ^{'25 to} °' ^{18 mm} ¹⁰ ^{% of the particles and}

Brennverfahren der gleiche Ofen verwendet werden von 0,18 bis 0,15 mm 2°/o der TeilchenFiring method of the same furnace used 0.18 to 0.15 mm 2% of the particles

kann. Darüber hinaus ist es nach dem vorliegenden iocan. In addition, according to the present io

Verfahren möglich, die normale Dauer der Brenn- hindurchgehen.Procedure possible to go through the normal duration of the firing.

zeit der Schalenform abzukürzen, weil das Verfahren Der feuerfeste Behälter wurde dann mit der Scha-shortening the time of the shell shape, because the process The refractory container was then

des Hartwerdens während der Wiedererhitzung in lenform und der sie umgebenden Aktivkohle inthe hardening during the reheating in lenform and the surrounding activated carbon in

Gegenwart von Kohlenstoff fortgesetzt wird. einem Ofen bei 1050° C 15 Minuten lang gebrannt.Presence of carbon continues. baked in an oven at 1050 ° C for 15 minutes.

Es ist im allgemeinen unerwünscht, das Abkühlen 15 Wenige Sekunden nach der Entfernung des feuer-It is generally undesirable to allow the cooling to take place 15 a few seconds after removing the fire

der Schalenform mit der sie umgebenden Aktivkohle, festen Behälters aus dem Ofen wurde ein geschmol-the shell shape with the surrounding activated carbon, solid container from the furnace was melted

wenn das Metall schon gegossen ist, mehr als not- zener Stahl dei unten angegebenen Zusammensetzungif the metal has already been cast, more than necessary steel of the composition given below

wendig zu verzögern, so daß die umgebende Aktiv- zur Herstellung von Gußstücken in die Form ge-agile to delay so that the surrounding active for the production of castings in the mold

kohlenmenge vorzugsweise auf dem zur Erreichung gössen. Vor der Entnahme aus der Form ließ manAmount of coal preferably poured on the to achieve. Left before removal from the mold

des Erfindungsgegenstandes erforderlichen Minimal- 20 auf Raumtemperatur abkühlen. Der verwendete Stahlthe subject of the invention required minimum 20 cool to room temperature. The steel used

wert gehalten wird. Dieser Minimalwert hängt von hatte folgende Zusammensetzung:worth it. This minimum value depends on the following composition:

einer Anzahl von Faktoren ab einschließlich bei- Gewichtsprozenta number of factors including by weight percent

spielsweise der Größe und Form der Gießform und Kohlenstoff maximal 0,45for example the size and shape of the mold and carbon maximum 0.45

dem zu vergießenden Metall, wird jedoch in jedem „... . _ . , _n ,_n the metal to be cast, however, in every “.... _. , _n , _n

besonderen Fall leicht ohne unnötige Versuche be- a₅ ^Sllicium ^maMmal °'⁶⁰ particular case easily without undue experimentation loading a ₅ ^Sllicium ^Mammal ° ^'60

stimmt. Es sind verschiedene Möglichkeiten verfüg- Mangan maximal 1,00it's correct. There are different options available- Manganese maximum 1.00

bar, um der Isolierwirkung bei der Schalenform und Nickel maximal 0 40
dem Zusammenbacken der Kohle entgegenzuwirken,bar to ensure the insulating effect of the shell shape and nickel a maximum of 0 40
to counteract the caking of the coal,

wie beispielsweise die Verwendung eines inerten Chrom maximal 0,25such as the use of an inert chromium maximum 0.25

Streckmitteis, das im Gemisch mit dem Kohlenstoff 3° Molybdän maximal 0,15Streckmitteis, the maximum 0.15 in a mixture with the carbon 3 ° molybdenum

eine höhere thermische Leitfähigkeit besitzt, oder „ , -.„„;-.„i η ·*ηhas a higher thermal conductivity, or ", -." "; -." i η · * η

.... , . , , , ¥/· 11 μ L Kupfer maximal U,3U....,. ,,, ¥ / 11 μL copper maximum U, 3U

Wirbeln des verbackenen Kohlenstoffes, gegebenen- ^Whirling the caked carbon, given- ^

falls nach einer anfänglichen statischen Periode, un- Schwefel maximal 0,05if after an initial static period, un-sulfur 0.05 maximum

ter Verwendung eines kalten, inerten Gases, bei- Phosphor maximal 0,05using a cold, inert gas, with phosphorus a maximum of 0.05

spielsweise von kaltem Kohlendioxid. Darüber hin- 35for example from cold carbon dioxide. In addition, 35

aus kann ein Arbeiten bei niedrigeren Metall- und ^^est Eisenout can work at lower metal and ^ ^est iron

Schalenform-Temperaturen als üblicherweise angewandt beim Eingießen in bestimmten Fällen möglich Der Gesamtgehalt an Nickel, Chrom, Molybdän sein. und Kupfer übersteigt einen Wert von 0,80 Gewichts-Shell mold temperatures than usually used when pouring are possible in certain cases The total content of nickel, chromium, molybdenum being. and copper exceeds a value of 0.80 weight

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Bei- 4° prozent nicht,The invention is not supported by the following at- 4 ° percent,

spiele erläutert. Die erhaltenen Gußkörper hatten eine von Schup-games explained. The cast bodies obtained had a

o . . j , penbildung frei«, helle Oberfläche, und eine gleich-o. . j, pen formation free «, light surface, and an even

^De'^spiei ' mäßige Verteilung des Kohlenstoffs. ^De ' ^spiei ' moderate distribution of carbon.

Eine keramische Schalengießform wurde durch Zum Vergleich wurde eine zweite Schalengießform Aufbringen aufeinanderfolgender Schichten einer 45 in im wesentlichen der gleichen Weise wie die vor-Aufschlämmung von Sillimanit mit einer derartigen ausgehende hergestellt, jedoch wurde sie in vom Teilchengröße, daß sie durch ein Sieb mit einer lieh- eisten Brennen noch heißen Zustand in Aktivkohle ten Maschenweite von 0,075 mm nicht hindurchge- bei Raumtemperatur eingebettet. Der geschmolzene hen, in hydrolysierter Äthylsilicatlösung und einem Stahl wurde wenige Sekunden später in die Form Besanden mit Sillimanit-Teilchen, die durch ein Sieb 5° eingegossen, und man ließ Form und Gußkörper mit einer lichten Maschenweite von 0,37 bis auf Raumtemperatur abkühlen, ohne den Kohlenstoff 0,175 mm hindurchgehen, auf ein Wachsmodell her- zu entfernen. Die Gußstücke waren wiederum von gestellt, wobei man jede Aufschlämmungsschicht vor Schuppenbildung frei, jedoch, wurde bei der Prüfung dem Aufbringen der nächsten erstarren ließ. Es wur- gefunden, daß stellenweise eine leichte Oberflächenden insgesamt sechs Aufschlämmungsschichten auf- 55 entkohlung stattgefunden hatte,
gebracht und das beschichtete Wachsmodell nach », . ■ ^, dem Erstarren der letzten Beschichtung in einem war- P '*A ceramic cup mold was made by applying successive layers of a 45 in substantially the same manner as the pre-slurry of sillimanite with such a base, except that it was of a particle size that it would pass through a sieve with a - When it was still hot, it was not embedded in activated charcoal with a mesh size of 0.075 mm at room temperature. The molten hen, in hydrolyzed ethyl silicate solution and a steel, was sanded a few seconds later in the mold with sillimanite particles, which were poured through a 5 ° sieve, and the mold and cast body with a mesh size of 0.37 were allowed to cool to room temperature, Without going through the carbon 0.175 mm, remove it on a wax model. Again, the castings were made with each slurry layer free from flaking, however, the test was allowed to solidify upon application of the next. It was found that in places a slight surface finish a total of six layers of slurry had taken place.
brought and the coated wax model to »,. ■ ^, the solidification of the last coating in a war- P '*

men Luftstrom getrocknet. Das Wachsmodell wurde Dieses Beispiel beschreibt die Herstellung eines dann durch Behandeln in einem Dampfautoklaven Gußstückes, wobei untersucht werden sollte, ob die aus der Gießform entfernt, wonach die Schalengieß- 60 Qualität durch die Masse oder die Dicke des Querform 1 Stunde lang in einem Ofen bei 1050° C ge- Schnitts beeinflußt wird, wenn nach dem erfindi ngsbrannt wurde. gemäßen Verfahren gearbeitet wird.dried with airflow. The wax model was This example describes how to make a then by treating the casting in a steam autoclave, whereby it should be examined whether the removed from the mold, after which the shell casting 60 quality by the mass or thickness of the transverse mold For 1 hour in an oven at 1050 ° C., the cut is influenced if fired according to the invention would. is worked according to the procedure.

Die Schalengießform wurde dann dem Ofen ent- Das Modell bestand aus einem 50,8 mm großenThe shell mold was then removed from the oven. The model consisted of a 50.8 mm

nominell und in einen feuerfesten Behälter überführt, Würfel und einem 25.4 χ 3,1-mm-Streifen, die annominally and placed in a refractory container, cube and a 25.4 χ 3.1 mm strip attached to

wo sie bis ungefähr 1 cm vom Rand des Einfüll- 65 den entgegengesetzten Seiten eines 6,45-cm²-Ein-where they are up to about 1 cm from the edge of the filler 65 the opposite sides of a 6.45 cm ² -In-

stutzens. mit Aktivkohle umgeben wurde. Die Aktiv- gusses angeordnet waren. Um dieses Modell wurdestutzens. was surrounded with activated charcoal. The active cast were arranged. To this model was

kohle war eine Kohlensorte, die durch Pyrolyse von eine keramische Schalenform aufgebaut, diese nachCoal was a type of coal that was built up by pyrolysis of a ceramic shell shape, this after

Kokosnußschalen hergestellt war und im Handel er- Entfernen des Modells 1 Stunde lang bei 1050° CCoconut shells was manufactured and commercially available. Removal of the model for 1 hour at 1050 ° C

und dann 15 Minuten lang nochmals bei 1050° C gebrannt, während sie in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise in Aktivkohle eingebettet war.and then again at 1050 ° C for 15 minutes burned while it was embedded in activated carbon in the manner described in Example 1.

Die Schalengießform wurde mit der sie umgebenden Aktivkohle aus dem Ofen entfernt unci kurz darauf geschmolzener Stahl der gleichen Zusammensetzung wie im Beispiel 1 in die Form gegossen. Die Schalengießform und die sie umgebende Aktivkohle ließ man auf Raumtemperatur abkühlen, bevor das Gußstück aus der Form entnommen wurde. Alle Teile des Gußkörpers hatten von Schuppenbildung freie, helle Oberflächen, und es wurde weder in dem Würfel noch in dem Streifen eine Obcrflächencntkohlung festgestellt.The shell mold with the activated carbon surrounding it was removed from the oven and shortly thereafter molten steel of the same composition as in Example 1 was poured into the mold. the Shell mold and the activated carbon surrounding it were allowed to cool to room temperature before the Cast was removed from the mold. All parts of the casting were flaky free, bright surfaces, and there was no surface decarburization in either the cube or the stripe detected.

Bei einem Gießversuch mit einer gleichen Schalenform, die nach dem Brennen in ein Bett von Aktivkohle bei Raumtemperatur gebracht wurde, zeigte sich eine leichte Entkohlung der Oberfläche des Streifens und ein größerer Grad von Entkohlung an den Oberflächen des Würfels.In a casting test with the same shell shape, which after firing was placed in a bed of activated charcoal at room temperature showed There will be a slight decarburization of the surface of the strip and a greater degree of decarburization the surfaces of the cube.

Claims

a shell casting mold is made, in conventional

Claims: borrowed «burned» ways and after removal of the

Form from the kiln into the activated carbon

1 method of making a metal casting dips. The metal is usually made without a delay body by pouring in molten tion then poured into the mold, and you Metal in a during de? Abfcüfalens the casting leaves cast body and shape, while they of carbon body and during the pouring of the metal are surrounded by substance, cool down to a temperature, Ceramic bowls surrounded by activated carbon - which is below the minimum value at which a Casting mold according to patent 1558268, characterized in that exposure to air has a detrimental effect, that io would ben before pouring.

of the melt, the shell shape with which it is surrounded

benden activated carbon burned and the melt of the present invention resulted, rounded that one

is poured into the still hot mold. improved results, especially in terms of

2. The method according to claim 1, characterized in avoiding decarburization, characterized by a mode that the activated carbon can receive a specificization of this process.

see a surface of at least 500 m ² per one proceeds in such a way that one has a vergram. drive through to produce a cast metal body

3. The method according to claim 2, characterized in that the activated carbon has a specific surface area of 1000 to 1600 m ² per 20 grams of the pouring of the metal with activated carbon during the cooling of the cast body . ceramic shell mold according to patent 15 58 268

4. The method according to any one of claims 1 so that before pouring the melt, the to 3, characterized in that the active shell shape with the surrounding activated carbon has a particle size such that it burns and the melt in the still hot form all of the material is poured through a sieve with a magnet.

see a width of 0.55 mm passes, but it has been found that the invention

through a sieve with a mesh size of procedure in addition to the above pre-0.105 mm is essentially retained. part of avoiding decarburization continues

also allows an improved flow of the metal in thin cross-sections.

The present invention is preferred for the