DE2060229C3

DE2060229C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Gewinnung harter Gußstucke aus Vor legierungen

Info

Publication number: DE2060229C3
Application number: DE2060229A
Authority: DE
Inventors: Robert Amos Lewiston Hard; Loyal Albert Tonawanda Stoyell
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1969-12-10
Filing date: 1970-12-08
Publication date: 1973-11-08
Also published as: SE384042B; JPS508977B1; LU62204A1; CA962171A; NO134247B; BE760110A; NO134247C; FR2080888B1; AT316030B; FR2080888A1; DE2060229B2; ZA708318B; DE2060229A1; US3703039A; GB1329754A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eim Vorrichtung zur Gewinnung harter, nicht spröder, in Formen gegossener Legierungen, insbesondere aus 50" oig.-m Ferrosilizium. durch Abkühlen.

Legierungen werden zur Zeit in der Regel in große Formen gegossen. Nach dem Abkühlen auf Raum lemperaturen werden diese großen Gußstücke in üb licher Weise zerkleinert, um Stücke verschiedener Größen zu erhalten. Wegen der Sprödtgkeit der Legierungen entstehen hierbei größere Mengen von feinen Teilchen und Teilchen nicht gewünschter Größe Auch beim Transport entstehen durch rauhe Handhabung und heftige Bewegung der ausgewählten Stücke solche feinen Teilchen. Diese lassen sich nicht verkaufen und verringern durch ihre Entstehung die Ausbeute. Es sind schon Versuche gemacht worden. diese feinen Teilchen wieder einzuschmelzen. Das erfordert aber weitere Verfahrensschntte und erhöht die Gesamtkosten.

Nach einem anderen Verfahren werden die Legierungen in Formen gegossen, welche direkt Gußstücke der gewünschten Abmessungen ergeben. Aus diesen Formen werden die Gußstücke entfernt und an Luft auf Raumtemperaturen abgekühlt, worauf man sie direkt an den Verwendungsort transportiert. Auch diese Gußstücke sind spröde und ergeben beim Transport und bei der Handhabung unerwünschte feine Teilchen.

Erfindungsgemäß werden die Gußstücke der Legierungen aus den Gießformen entfernt und mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit so abgekühlt, daß harte, nicht spröde Gußstücke erhalten werden, die transportiert werden können, ohne daß hierbei feine Teilchen anfallen.

Erfindungsgemäß werden die Gußstücke in dem hierfür vorgesehenen Behälter oder Turm kontinuierlich abgekühlt, und zwar dadurch, daß man die Gußstücke kontinuierlich oben in den Behälter einführt und automatisch aus dem unteren Teil austrägt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Gewinnung von harten nicht spröden Gußstücken aus Legierungen, wie aus Ferrosilizium, Silicomangan, Ferromangan u. dgl. Die Gewinnung. von harten Gußstücken wird dadurch erreicht, daß man sie in geeigneter Weise und mit einer geregelten AbkühlungsgeschwindigJteit bis auf eine bestimmte Temperatur abkühlt. Hierfür verwendet man beispielsweise einen senkrechten thermisch isolierten zy-

liiicltischcn Behälter oder Turm mit einer öffnung Jin oberen Ende oder in dessen Nähe zum Einfüllen der heizen Gußstücke der Legierungen aus den Gießformen und mit einer Öffnung am oder bei dem Boden zum Austragen der abgekühlten Gußstücke. (im auf verschiedene Geschwindigkeiten einstellbares endloses Förderband ist bei der Austragsüffuunti angeordnet, um die Gußstücke wegzubefördern. Ohne ein solches Förderband würde die Austraesöffnung verstopft werden, und der Durchstrom derGußstücke durch den Turm würde behindert werden. Durch Regelung der Geschwindigkeit des Förderbandes kann auch die Vcrweüzeit der Gußstücke in dem Turm geregelt werden. )icse Verweilzeit hängt ab \on der Geschwindigkeit und der Temperatur, bis zu welcher herab die jeweiligen Gußstücke gekühlt werden sullen. So sollen beispielsweise Gußstücke aus ^<"" -igem Ferrosilizium auf eine Temperatui bis Ικ-uib 7u <ö() C mit eine Geschwindigkeit von etwa ! C je Minute abgekühlt werden. Danach kann man =0 die Gußstücke aus Ferrosilizium an Luft auf Raumtemperatur ahkühlen.

Beim Betrieb wire das Innere des Turmes anfänglich auf eine Temperatur über 1000 C aufgeheizt. Das geschieht vorzugsweise dadurch, daß man ein Bett aus einem isolierenden Material, wie Vermiculit ixler Sund in den Turm bringt und hierauf eine erste Charge von heißen Gußstücken auf das Material bringt. Das isolierende Material hält die Wärme dei Gußstücke zusammen, wodurch die Temperatur innerhalb des Turmes schnell auf über 1000 C steigt. Dann öffnet man eine Tür, welche die Auslassöffnung am oder bei dem Boden des Turmes schließt, so weit, daß ein Luftzug durch den Turm entsteht. Dieser erzeugt einen Temperaturgradienten innerhalb des Turmes, derart, daß die obere Zone oder der obere Abschnitt eine Temperatur über 1000 C, die untere Zone eine Temperatur von etwa 650 C hat. Man kann ein übliches Gebläse verwenden, um zusätzliche Luft durch den Turm zu führen, um damit 4" den Temperaturgradienten besser zu regeln und die gewünschte Abkühlungsgeschuindigkeit der Gußstücke zu erzielen. Bei Erhöhung der Abkühlungsgeschwindigkeiten oder des Temperaturgradienten bringt man einen Deckel über die obere öffnung und/oder über die Austragsöffnung. Jede dieser Öffnungen kann also vollständig geschlossen werden. Damit wird der Luftzug durch den Turm gedrosselt oder abgestellt. Am Umfang des Turmes können in verschiedenen Höhen einstellbare Löcher vorgesehen sein. Die Löcher jeder dieser Reihen können unabhängig voneinander geschlossen oder geöffnet werden, so daß man durch Einführen von Luft in den Turm die Temperatur in jeder beliebigen Höhe wie gewünscht regeln kann. Durch Kombination dieser Regelvorrichtungen kann der Temperaturgradient eingestellt und bei einem solchen Wert gehalten werden, wie es für die jeweiligen Gußstücke aus den Legierungen erforderlich ist.

Das bei Beginn in den Turm eingeführte isolierende Material wird durch die untere Öffnung ausgetragen und auf das Förderband gebracht, mit einer solchen Geschwindigkeit, daß damit der Durchgang der Gußstücke durch den Turm geregelt wird. Hierbei sollte der Temperaturgradient so sein, wie es für die jeweilige Legierung erforderlich ist. Weitere Chargen von Gußstücken können dann direkt oben auf die ersten Chargen aufgebracht werden. Dadurch wird eine kontinuierliche automatische Abkühlung bewirkt. Zwischen die einzelnen Chargen der GuU-siücke kann auch ein Bett von isolierendem Material eingebracht werden, wenn die Temperaturunterschiede zwischen ihnen 150 C übersteigen. Unter gewissen Bedingungen kann es auch vurteilhait sein, isolierendes Material gleichzeitig mit den Gußsiükken einzubringen, so daß die Beschickung überall gleichmäßig ist und mit einer geregelten Geschwindigkeit in dem Turm herabsinkt. Wenn die Gußstücke zu langsam abkühlen, kann man ein Gebläse verwenden, um den Durchzug der Luft durch den Ofen zu erhöhen.

Die Figuren zeigen beispielsweise eine Austührungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

F i g. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Turmes mit einem Förderband mit aufteilbarer Geschwindigkeit;

F i g. 2 ist ein Sehn..: entlang der Linie A-A nach F i g. 1:

F i g. 3 zeigt ein zum Trennen dienendes Gitter, das am Ende des Förderbandes angeordnet ist.

Nach den Fig. 1 und 2 ist ein zylindrischer Turm 1 mit einer Isolierung 21 ausgekleidet, die aus feuerfesten Steinen od. dgl. besteht. Das Ganze wird durch Stahlklammern 2 zusammengehalten. Oben am Turm ist ein Deckel 3 fiber der Hintragsöffniing4 vorgesehen. Der Bodenteil des Turmes in einem Winkel /wischen etwa 30 und etwa ftO gegen die Waagerechte, vorzugsweise in einem Winkel von etwa 45 , abgeschnitten. Fs entsteht dadurch eine elliptische geformte öffnung. Unterhalb dieser Öffnung befindet sich eine thermisch isolierende Klappe 5. deren Form der Form der Öffnung entspricht. Die Platte ist starr an der Turmwandung befestigt und dichtet damit die öffnung ab. Eine bogenförmige Austragsöffnung 6 ist in den unteren Teil des längsten Wandungsabschnittes des Turmes eingeschnitten. An jeder Seite der Austragsöffnung 6 sind Seitenplatten 7 befestigt, um das ausgetragene Gut zusammenzuhalten und zu führen. Die Deckplatte 5 ist etwas überragend und entspricht den senkrechten Seitenplatten 7, so daß eine geneigte Rinne entsteht. Die senkrechte Tür 8 ist gleitbar an den Seitenplatten 7 befestigt und ist in der Zeichnung in teilweise geöffneter Stellung dargestellt. Ein endloses Förderband 9, dessen Geschwindigkeit geregelt werden kann, wird von dem Motor 10 angetrieben. Das Förderband ist bei der Austragsöffnungo angeordnet. Der Winkel des Förderbandes gegen die senkrechte Tür 8 kann zwischen etwa 15 und etwa ¹JO liegen. Im vorliegenden Falle ist sL in einem Winkel von etwa 55 dargestellt.

Ein Siebgitter 13 nach den F i g. 1 und 3 hat parallele Seitenplatten 12 und ist am Ende de·. Förderbandes angeordnet. Die Gußstücke gleiten auf der Oberfläche des Sicbgittcrs, während die kleineren S.lüdadurch das Siebgitter hindurchfalien und in den Behälter 14 gelangen. Gußstücke der gewünschten Größen 11 werden in den Behälter 15 geführt. Das Kühlvcrfahrcn für die Gußstücke aus den Legierungen ist also von dem Einbringen der Gußstücke in den Turm bis zum Einbringen in den Behälter 15 automatisch.

Wenigstens eine Reihe von waagerecht angeordneten Löchern 20 sind am Umfange des Turmes vorgesehen. Ihnen entsprechen Löcher 18 in den Ringen 19. Durch Drehen der Ringe 19 werden die Löcher 20 ganz oder teilweise geschlossen oder geöffnet. Hin

Gebläse kann mit den Löchern 20 durch Leitungen verbunden sein und kann Luft in den Turm in einer beliebigen Höhe eindrücken, um damit die Abkühlung zu regeln.

Beim Beginn des Betriebes wird die Tür 8 geschlossen. Dann bringt man ein Bett aus isolierendem Material, wie Vermiculit oder Sand durch die öffnung 4 in den Turm bis zu einer solchen Höhe, da(.', wenigstens die öffnung 6 bedeckt ist. Gußstücke 11 aus Legierungen werden dann durch die öffnung 4 auf das Bett aus isolierendem Material gebracht. Die Wärme von diesen Gußstücken erhöht die Temperatur innerhalb des Turmes schnell auf über 1000 C. Danach öffnet man die Austragstür8 teilweise, wenn es erforderlich ist, um einen Durchzug von Luft durch den Turm zu erzeugen. Dieser Luftzug kühlt den unteren Teil des Turmes schneller als den oberen Teil, weil die Wärme nach oben steigt. Wenn der untere Teil des Turmes eine Temperatur von etwa 650" C erreicht hat, trägt man die Gußstücke in dieser Zone durch die Austragsöffrtungo aus. Wenn die Abkühlungsgeschwindigkeit zu hoch ist, so bringt man den Deckel 3 über die Öffnung 4 oder schließt die Tür 8, um den Durchzug der Luft zu beendigen. Nach Regelung des Durchzuges der Luft kann innerhalb des Turmes ein solcher Temperaturgradient zwischen 650 und über 1000 C aufrechterhalten werden, wie er erwünscht ist. Um den Durchzug der Luft zu erhöhen, kann man durch Geblase 16 Luft durch die Löcher 17 in der Plat c 5 eindrücken. Um die Temperatur innerhalb eines bestimmten Pegels im Turme zu regeln, können die Löcher 20 gewünschtenfalls geöffnet werden, um zusätzliche Luft in den Turm einzuführen. Dadurch wird innerhalb des Turmes ein Temperaturgradient aufrechterhalten, der in verschiedenen Pegeln geregelt werden kann.

Wenn der Temperaturunterschied zwischen den Gußstücken innerhalb des Turmes und den zuzugebenden Gußstücken groß ist, kann man eine genügende Menge eines isolierenden Materials zusetzen, bevor weitere heiße Gußstücke eingebracht werden. Dadurch wird erreicht, daß die heißen CJußstücke im oberen Teil des Turmes gehalten werden, wo die Temperatur über K)OO¹C liegt, und zwar während einer bestimmten Zeit, bevor sie durch die Schwerkraft in die unteren kühleren Teile des Turmes gelangen.

I-in Öffnen der Tür 8 zu verschiedenen Höhen beeinflußt auch die Fördergeschwindigkeit der Gußstücke durch den Turm und ermöglicht damit auch zusätzlich eine Regelung der Abkühl«<ngsgeschwindigkcit.

Das Förderband 9 kann ein endloses Band sein. Es kann Öffnungen von geringerem Durchmesser als der Durchmesser der Gußstücke haben. Damit fallen also die feineren Teilchen durch das Förderband hindurch, und dieses fördert nur Stücke der gewünschten Größen. Zu den feinen Teilchen gehören auch das eingebrachte isolierende Material oder sonstige Stoffe.

Beispiel

In einer Gießform aus Gußeisen mit zwölf Taschen wurden pyramidenförmige Gußstücke aus 50°/üigcm Ferrosilizium gegossen. Die Durchmesser dieser Gußstücke lagen bei 5 bis 12,5 cm. Wenigstens 90¹Vo der Stücke hatten einen Durchmesser unter

ίο 12,5 cm, und höchstens I0%> der Gußstücke hatten einen Durchmesser unter 5 cm. Aus verschiedenen Güssen geregeiter Temperatur aus einem 500 kg-lnduktionsofen wurde eine Gußformcharge von 1500 kg von Gußstücken aus 50° oigem Ferrosilizium zusammengestellt. In einem Turm mit einer Höhe von 2 m, einem äußeren Durchmesser von 60 cm und einem Innendurchmesser von 50 cm wurde ein Bett aus Vermiculit eingebracht. Der untere Teil des Turmes war in einem Winkel von etwa 45 gegen die

ao Waagerechte abgeschnitten. Eine isolierende Platte schloß diesen Turm unten ab. Das Bett aus Vermiculit füllte den Turm so weit, daß die Austragsöffnung im unteren Teil bedeckt war. Auf dieses Bett aus Vermiculit wurden die Gußstücke mit einer Tempcratur über 1000 C gebracht. Am Boden des Turmes war ein einstellbare Klappe angebracht, die dem endlosen Förderband entsprach. Damit könnte das Austragen des Vermiculits aus der unteren Öffnung geregelt werden, und die Gußstücke konnten durch Schwerkraft den Turm durchwandern, mit einer solchen Cleschwindigkeit, daß sie bis zum Erreichen einer Temperatur von etwa 650 C mit einer Geschwindigkeit von höchstens IC je Minute abkühlten. Innerhalb etwa 8 Stunden wurden die gesamten 1500 kg der Gußstücke durch den Turm gefördert Beim Betrieb des Turmes und der Klappe entstanden keine Schwierigkeiten. Die so gewonnenen Gußstücke aus Ferrosilizium entsprachen in ihren Durchmessern den i>ben angegebenen Bedingungen, auch nachdem man sie sechsmal aus einer Hohe von 120 cm herabfallen ließ. Ein Abfall von lO°/o beruhte in erster Linie auf dem Zerbrechen der Gußstücke zu kleineren Stücken. Wenn man im Gegensatz hierzu gleiche Gußstücke an offener Luft schnell auf Raumtemperatur abkühlte, und dann zerkleinerte, so entstand nach dem Herabfallenlassen in der oben beschriebenen Weise ein Abfall von etwa 25 ° η an zu kleinen Teilen. Diese erhebliche Verbe crung des Anfalls an verkaufbarem Endprodukt war ein Ergebnis der Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Weiterhin geschieht das Abkühlen def Gußstücke automatisch, wobei heiße Gußstücke kontinuierlich an einem Ende des Turmes eingeführt und die abgekühlten Gußstücke kontinuierlich am anderen Ende ausgetragen werden. Ein geregeltes Kühlen der Gußstücke mit einer geringeren Geschwindigkeit als an offener Luft gestattet also die Gewinnung von weniger spröden Gußstücken, die auch eine rauhe Handhabung beim Transport aushalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren /ur Gewinnung harter, mehl spröder, in Formen gegossener Legierungen, ins- !^■.oiuiere aus 5(("nigem Ferrosilizium, durch Abkühlen, d ;i durch gekennzeichnet, daß man die Gußstücke in eine senkrecht angeordnete, von einer Isolierung umgebene Abkiihlungszone bringt, durch diese Zone von unten nach oben einen den Temperaturgradienten regelnden Luftstrom leitet und die Gußstücke durch Schwerkraft mit einer solchen Geschwindigkeit durch die Abkühlungszone hindurchwandern HiLl!. daß sie von einer Anfangstemperatur über ID(Ml C bis auf eine Temperatur von etwa <o(l° C" mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 1 C je Minute abkühlen.

2. Ve 'uhren nach Anspruch I, dadurch i>ekenn/eichnet. daß man die Gußstücke zusammen mn einem isolierenden Material in die Abkühkmgs/one bringt.

3 Verfahren nach Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß man die auf etwa 650 C abgc'-.ühlten Gußstücke automatisch aus dem unleren Teil der Ahkühlungszone austrägt und sie dann an Luft auf Raumtemperatur abkühlt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bi- l. dadurch gekennzeichnet, daß man vor oder bei Begim. des Verfahrens ein isolierendes Material in die Abkühlu "gs/on- bringt.

5. Vorrichtung zu- Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspr ehe I bis 4. gekennzeichnet durch:

a) einen hohlen, thermisch isolierten, senkrecht angeordneten Behälter mit einer Einführungsöffnung im oberen Teil und einer Austragsöffnung im unteren Teil;
h) ein mit regelbarer Geschwindigkeit zu betreibendes Förderband unter der Austragsöffnung;
c) Mittel zum Regeln der Geschwindigkeit des Förderbandes.

(S. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Gebläse zum Fördern eines Luftstromes durch den Behälter.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder ft, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter ein zylindrisches Rohr ist.

S. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 5" bis 7. gekennzeichnet durch eine einstellbare Tür über der Auslassöffnung.

'λ Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis S. dadurch gekennzeichnet, daß das Förderband Öffnungen hat. ciie kleiner sind als der Durchmesser der Gußstücke.

10. Vorrichtung nach einem der Anspruches bis y, gekennzeichnet durch ein am Ende des Förderbandes angeordnetes Gitter mit öffnungen, welche die Gußstücke nicht durchlassen.

11. Vorrichtung nach einem eier Ansprüche 5 bis ID. gekennzeichnet durch wenigstens eine waagerechte Reihe von am Umfang des Behälters ungeordneten, einstellbaren öffnungen zum Einführen von Luft in den Behälter.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen bis II, gekennzeichnet durch wenigstens eine waagerechte Reihe von am Umfang des Behälters angeordneten Öffnungen, durch weiche mitteis eines Gebläses Luft in den Behälter eingeführt werden kann.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche? his 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter unten in einem Winke! zwischen etwa 3D und eiu a M) liegen die Waagerechte abgeschnitten ist daß eine Platte durch das Abschneiden entstandene öffnung dicht verschließt und daß die Auslassöffnung sich über dem tiefsten Teil der Platte in der Wandung des Behälters befindet.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch !^kennzeichnet, daß das Förderband in einem "Winkel zwischen etwa 15 und etwa yo gegen die Waagerechte geneigt ist.