DE1902353C3 - Einrichtung zum Ausscheiden der Schlacke beim Gießen von Metall oder Legierungen - Google Patents

Description

Die beim Schmelzen von Eisen-Kohlenstoff-Legierungen oder Metallen entgehende unvermeidliche Schlacke wird aus nichtmetallischen Bestandteilen gebildet. Dringen Schlackenteilchen beim Gießen in den Formhohlraum ein, entstehen Gußfehler, die die technologischen Eigenschaften des Gußstückes verschlechtern ..nd an bearbeiteten Stellen Oberflächenfehlcr verursachen, die in ''en meisten Fällen zu Gießereiausschuß führen.

Schlacke entsteht beispiclswe^e beim Schmelzen von Gußeisen im Kupolofen durch Kost und Sandreste des Einsatzes durch Abbrand des Siliziums, Mangans und Eisens entstehende Oxyde, abgelöste und geschmolzene Teile des feuerfesten Ofenfutters, Koksasche sowie Kalkstein, der als Flußmittel aufgegeben wird.

Der Hauptteil dieser Schlacke wird periodisch durch öffnen des Schlackenabstiches oder kontinuierlich mit Syphonabscheider noch im Kupolofen ausgeschieden. Da die spezifische leichtere Schlacke auch nachher durch abschmelzende Pfannenauskleidungen entsteht, reicht ein gründliches Abkramen der mit Schmelze gefüllten Gießpfanne nicht aus, um alle Schlackenteilchen /u entfernen.

Während praktisch bei Kleingußteilen eine besondere Einrichtung für das Ausscheiden der Schlacke nicht erforderlich ist. sind bei größeren Slückgewichten bzw. Gieß/eiten und besonderen Anforderungen an die technologischen Eigenschaften und Oberflächengüten, besondere Vorkehrungen unerläßlich.

Die bisher bekannten Meihoden konnten jedoch nicht immer mit Sicherheit Schlackenteilchen am Eindringen in das Gußstück hindern. Es sind dies: Gießpfannen oder Gießtrommeln mit Syphonauslauf, Gießpfannen mit Bodenentleerung, Maßnahmen bzw. Einrichtungen im Verlauf des F.ingußsystems, wie besondere Gestaltung des Einlauftümpels auch mit Staukern oder Stopfenverschlüß, Zackenlauf und Siebkern. Letzterer beruht nicht auf einer Sicbwirküng im eigentlichen Sinne, sondern auf einer Stäuwirkutig, wie bei anderen sich reduzierenden Anschnittverhültnissen, die ein Vollhalten der Eingußschale und damit ein Zurückhalten der Schlacke in dieser ermöglicht.

Auch in der DE-PS 2 29 580 wird eiile besondere Ausführung des Gteökäfiüls vorgesehen, bei der höher gelegene Kanäle oder Tümpel für die Schlackenabscheidung und tiefer gelegene Kanäle für den weiteren Verlauf der gereinigten Schmelze vorgesehen werden. Scharfe Richtungsänderungen an der Oberseite des Laufes sollen die Wirkung noch erhöhen.

Der Nachteil dieser Ausführungen besteht in der Außerachtlassung der Strömungsverhältnisse, wie dies aus den radial gerichteten und verschieden langen Querrippen e auf der Unterseite des Flansches d in

ίο F i g. 3 dieser Patentschrift zu entnehmen ist

Aus dem gleichen Grund wird auch der bisher oft verwendete, verzahnte Schlackenlauf, z. B. siehe F e t ί weis— Frede,Bl. 417-418, in seiner Wirkungsweise abgelehnt, da die entstehende Wirbelbildung Sandteil-

Ί5 chen lösen kann und mitgerissene Gase von neuem Oxyde bilden können.

In der DE-PS 7 44 846 wird ein Einsatzkörper aus feuerfestem Werkstoff vorgesehen, der vornehmlich dem hart auftreffenden Gießstrahl unter dem Eingußkanal als Staukörper widerstehen bzw. an den Umlenkstelien die erhöhte Beanspruchung aufnehmen soii.

Auch die Anordnung gemäß der CSSR-PS 1 20 427 beruht im Prinzip auf der Trennung der spezifisch leichteren Schlacke von der Schmelze in entsprechend geformten Kanälen innerhalb des Eingußsystems, indem durch Querschnitlserweiterungen ur.d der damit entsprechend geringeren Strömungsgeschwindigkeit die Schlacke außerhalb des Strömungsbereiches festgehalten wird, wie dies z. B. auch bei dem vielfach

jo verwendeten Druckmassel (Schaumtrichter) der Fall ist. das jedoch viel Materialaufwand verursacht. Die in dieser Patentschrift gezeigte Einengung hat jedoch für die aufgezeigte Funktion der Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit keine besondere zusätzliche Bedeutung, (es werden auch keine Angaben über die Querschnittsverhältnisse dieser Einengung /u den anderen Querschnitten des Eingußsystems gemacht), sondern diese scheint da'i; zu dienen, daß der Einguß-Tümpel kleiner gemacht .> srden kann, d. h. daß der Materialaufwand verringert wird. Zusätzlich wird mit Hilfe eines vorzugsweise beweglichen Kernes im unteren Bereich des .Schaumtrichters eine punktförmige Einengung ausgeführt, durch welche die Schmelze über anschließende, sich erweiternde Querschnitte abfließt.

Die prinzipielle Wirkung eines Schaumtrichters (Drehmassels) wird offensichtlich durch einen Spiralka nal vor dem Ablauf verstärkt. Nachteile dieser Einrichtung sind, daß sich die Querschnitte und Strömungsgeschwindigkeiten innerhalb dieser wcsent lieh ändern. Durch die Verlegung des Austrittes der Schmelze im Abscheider unter die Ablaufhöhe des Ablaufes in der Teilungsebene kann bei nicht f.iihgerechtcm Gießen, d. h. I Interbrcchcn des Gießvorgunges oder Nichtvollhaltens des Mingusses der bereits ausgeschiedene Schaum oder ilie Schlacke im Abschei der /um Ablauf durchdringen, wodurch Schaum und Schlacke in den Qucrlaiif gelangen.

Die Aufgabe betrifft die Verbesserung einer Einrichtung /um Ausscheiden der Schlacke beim Gießen von Metall oder Legierungen mittels einer spaltförmigen Schlackenfalle, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Breite des SpaltqticrschniUes der Schlacketifalle derart bemessen ist, daß die Querschnitte des gesamten Anschnittsystems vom Einguß über den Querlauf zum

Ringspalt der Schlackcnfalle und über den Querlauf zum Auslauf in Durchflußrichltiftg in einem stufenweisen monotonen Größenvefhällnis zueinander stehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung

kann die .Schlackenfalle die Form eines Zylinders besitzen, in dessen Innenraum ein Kern eingesetzt ist, welcher den Ringspalt für den Durchfluß der Schmelze freiläßt. Die Bemessung der Breite des Ringspaltes bzw. der Durchflußquerschnitt der gesamten Schlackenfalle ist abhängig von der Größe des Gußstückes und der Zusammensetzung der Schmelze.

Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt eine vollkommen sciilackenabweisende Wirkung und beruhigt die durchströmende Schmelze ohne Veränderung der üblichen Querschnitts-Verhältnisse.

Im Vergleich zu den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen können folgende Vorteile genannt werden:

Die Schlackenfalle kann in jedes beliebige Eingußsystem eingesetzt werden, ohne Veränderungen des vorgesehenen Laufquerschnittes nötig zu machen. Es tritt durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Schlakkenfalle keine örtliche Erweiterung oder Einengung des Laufquerschnittes ein.

Die Schlacken teilchen werden grundsätzlich — abhängig von der Gestalt und Ausführung der Eingußkanäle — nur an den Formwandungen des Eingußsystems festgehalten. Der Spalt mit Laufquerschnitt (keine punktförmige Verengung) gewährleistet, daß die mit der Schmelze mitgeführten Schlackenteilchen mit der Fortnwand der Schlackenfalle in Berührung kommen und mit Sicherheit zurückgehalten werden.

Die erforderlichen Kerne für die Schlackenfalle haben als Rundkerne die denkbar einfachste und billigste Form.

Trotz zusätzlichem Gewicht der .Schlackenfalle kann an Kre'slaufmateriai eingespart werden, da gröliere Eingußtümpel nicht erforderlich sind.
Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnung, in der eine beispielsweise Ausführung des erfindungsgemäßen Eingußsystems dargestellt ist und wobei der Kern vertikal eingeschoben ist. Es könnte der Kern jedoch z. B. auch in horizontaler Lage eingesetzt werden. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Schnitte in Auf-, Grund- und Kreuzriß, wobei Fig. 3 einen Schnitt AB der Fig. 1 und 2 darstellt. F i g. 4 zeigt das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel in axonometrischer Darstellung.

Beim Gießen der aus Formoberteil 8 und Formunterteil 9 bestehenden Gußform strömt die flüssige Schmelze aus der Gießpfanne in den Einlauf (Einguß) 1 mit Fläche FX und fällt bis zur Formteilungsebene 10. Über einen Querlaufübergang 2 mit Fläche FI gelangt sie nun in die Schalckenfalle 3, deren Durchgangsquerschnitt F3 mit Sandkern 7 — ein·.·, jetzt in Kernmarke ii — auf einen Spalt von nur «un'gen Millimetern gebracht wird. Durch den Übergangsquerschnitt 4 mit Fläche F4 gelangt nun die Schmelze in den eigentlichen Querlauf 5 mit Fläche F5 und tritt aus den Ausläufen (Anschnitten) 6 mit Gesamtfläche aller Anschnitte Fb in den eigentlichen Formhohlraum ein.

Gemäß einem speziellen Beispiel kann das Querschnittsverhältnis des gesamten Eingußsystems Auslauf (Summe der Anschnitte) F6 : Querlauf F5 : Übergang F 4 : Spaltquerschnitt F3 : Querlaufübergang F2 : Ein-Iauf(Einguß)Fl = 1 : 1,5 :1,5 :1,5 : 1,6 :1,7 betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Palentansprüche:

1. Einrichtung zum Ausscheiden der Schlacke beim Gießen von Metall oder Legierungen mittels einer spaltförmigen Schlackenfalle, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Spaltquerschniltes der Schlackenfalle (F3) derart bemessen ist, daß die Querschnitte des gesamten Anschnittsystems vom Einguß (1) über den Querlauf (2) zum Ringspalt der Schlackenfalle (3) und über den Querlauf (5) zum Auslauf (6) in Durchflußrichtung in einem stufenweisen monotonen Größenverhältnis zueinander stehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlackenfalle (3) die Form eines Zylinders besitzt, in dessen Inneniaum ein Kern (7) eingesetzt ist, welcher den Ringspalt für den Durchfluß der Schmelze freiläßt.