DE2113267A1 - Metallkern zur Hohlraumbildung in Gussstuecken fuer Kokillen von Elektroschlacke-Umschmelzanlagen und Verfahren zum Herausziehen des Kerns aus dem Gussstueck - Google Patents

Description

• METALLKERN ZUR HOHLRAUMBILDUNGIN GUßSTÜCKENFÜR KOKILLEN VON ELEKTROSCHLACKE-UMSCHMELZANLAGEN UND VERFAHREN ZUM HER-AUSZIEHEN DES KERNS AUS DEM GUßSTÜCK Die Erfindung bezieht sich auf die Ausrüstung zum Elektroschlacke-Umschmelzen und genauer auf Metallkerne zur Hohlraumbildunyin in Gußstücken das ineiner Kokille einer Elektro schlacke-Umschmelæanlage hergestellt wird.
• Die Erfindung kann beispielsweise zum Herstellen von Hohlblücken, Gehäusen von Schiebern für Armaturen in Energieanlagen, IIohlblöcken mit Boden, Gehäusen von Hochdruckbehältern usw. verwendet werden.
• Es sind Kerne für Kokillen, die zum Erschmelzen von Hohlrohlingen nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren verwendet werden, bekannt (s. beispielsweise J.W.Latasch, B.I.
• Medowar "Elektroschlacke-Umschmelzung", Metallurgierverlag, Moskau 1970, UdSSR). Solche Kerne werden in Form von dünnwandigen hohlen wassergekühlten Hüllen ausgeführt. Das Metall wird in den Spalt zwischen Kokille und Kern eingegossen, wobei das Gußstück unbeweglich ist. Ein derartiger dünnwandiger Kern hat jedoch einen wesentlichen Nachteil.
• Das Gußstück drückt, da es schr'>rnpFt , von allen Seiten auf den Kern und dieser muß, beispielsweise durch Ausdrehen, entfernt werden, d.h. zum Erzeugen eines jeden Hohlrohlings muß ein neuer Kern hergestellt werden.
• Es ist das Ziel der Erfindung, den erwähnten Nachteil zu beseitigen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Metallkern für Kokillen von Elektrosohlacke-Umsciunelzanlagen zu schaffen, der vielmals verwendet werden kann.
• Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Metallkern zur Hohlraumbildung in Gußstücken für Kokillen von Elektroschlacke-Umschmelzanlagen erfindungsgemaß in Form eines monolithischen Körpers ausgeführt ist Zweckmäßigerweise wird der KörpEr auf der Außenseite mit einem Kühlmantel versehen.
• Außerdem können im Kernkörper Kanäle vorgesehen werden, die für den Durchfflußeines Kühlmittels bestimmt sind.
• Diese Aufgabe wird auch dadurch gelöst, daß beim Verfahren zum Herausziehen des Kerns aus dem Gußstück nach dessen Erschmelzen das Gußstück vom Kern durch auf dieseausgeübten Temperatureinfluß getrennt wird.
• Der Temperatureinfluß auf Gußstück und Kern kann gleich zeitig ausgeübt werden, hierbei werden Gußstück und Kern zuerst erwärmt und dann abgektihit.
• Das Gußstück kann auch vom gekühlten Kern durch Abkühlen nur des letzteren getrennt werden.
• Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert; es zeigt Fig. leinen erfindungsemäßen monolithischen Kern im Längsschnitt, Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Kern mit Zentralkanal für Kü:-mittel im Längsschnitt, Fig. 3einen erfindungsgemäßen Kern mit am Umfang befindlichen Kanälen für Kühlmittel im Längsschnitt, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5etnen erfindungsgemäßen Kern mit Kühlinaatel im Querschnitt, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie VI-VI der Fig.5, Fig. 7 eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kerns mit Kühlxaantel im Längsschnitt, Fig. 8 einen Schnitt nach Linie VIII-VIII der Fig. 7, Fig. 9einen erfindungsgemäßen Kern mit Zentralkanal und Kühlmantel im Längsschnitt, Fig. 10 einen Schnitt nach Linie X-X der Fig. 9 und Fig. 11 eine Kokille mit in ihr eingesetztem, erfindung*-gemäßen Kern im Längsschnitte Der in e§N e Kokille eingesetzte Metallkern 1 dient zum Bilden sowohl von innenliegenden als auch außenseitigen Hohlräumen im Gußstück. Deshalb entspricht die Form des Kerns der des zu bildenden Hohlraums und folglich kann der Kernquerschnitt z.B. in Borm eines Kreises, Rechtecks, Quadrats usw. ausgeführt sein. Der Kern kann auch in Höhenrichtung veränderlichen Querschnitt und beliebige willkürliche Form besitzen, die dem zu bildenden Hohlraum entspricht.
• Weiterhin weNden der Einfachheit halber Metallkerne mit rundem Querschnitt betrachtet.
• einem Ein Metallkern 1 (Fig. 1 und 2) besteht aus monolithischem Körper mit vollem Querschnitt oder mit Aussparungen im Querschnitt. Beim Erzeugen von dickwandigen Gußstücken wird vorzugsweise ein Kern mit vollem Querschnitt verwendet und umgekehrt kann der Kernlbeim Erzeugen von dünnwandigen Gußstücken einen Querschnitt mit Aussparungen besitzen.Mit anderen Worten, der Kernquerschnitt wird so ausgeführt, daß seine geometrischen Abmessungen sich nicht infolge von bleibenden Verformungen, die während des Abküblens des GuBblocks entstehen, geändert Werden, wenn das Gußstück, da es schrvtpft, von allen Seiten auf den Kern mit einer Kraft drückt, die im Kernkörper Druckspannungen hervorruft. Daher soll die Kernkonstruktion so steif sein, daß in jedem Falle ein Gußstück mit entsprechenden Abmessungen erhalten wird und die Druckspannungen in ihm nicht die Streckgrenze des Werkstoffs, aus dem der Kern selber gefertigt ist, überschreiten.
• Der Kern 1 kann, je nachdem aus welchem Werkstoff das Gußstück erschmolzen wird, mit einem Kühlsystem verseilen wer-Kern Kern 1, der kein Kühlsystem besitzt und in Form eines monolithischen Körpers ausgeführt ist (Fig.l und 2), kann zum Erzeugen von Gußstücken aus einem Werkstoff (z.3. Aluminium) mit bedeutend niedrigerer Schmelztemperatur als der Kernwerkstoff (z.B. Stahl) verwendet werden.
• Zum Erschmelzen von Stahlgußstücken wird der aus einem monoeinem lithischem Körper bestehende Kern 1 (Fig. 3 und 4) mit Kühlsystem versehen, das beispielsweise aus Kanälen 2, die am Umfang des Kerns 1 angeordnet sind, sowie aus Sammelleitungen 3 zum Aufnehmen und Ableiten des Kühlmittels besteht.
• Zum Kühlen von beispielsweise einem Stahlkern 4 (Fig. 5,6, 7, 8, 9 und 10) kann sein Körper mit einem Mantel 5 versehen wereinem den, der aus Werkstoff mit hoher Wärmeleitfähigkeit z.b.
• aus KupSer gefertigt wird. Kanäle 6 für den Kühlmittelumlauf können im Mantel 5 oder im Körper des Kerns 1 selbst oder gleichzeitig in beiden ausgeführt werden.
• Der beschriebene Metallkernlkann vielfach beim Erzeugen von Formgußstücken nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren verwendet werden. In Verbindung hiermit wird ein Verfahren zum Herausziehen eines solchen monolithischen Kerns aus den Formgußstücken vorgeschlagen.
• Das Verfahren besteht darin, daß nach dem Erschmelzen des Gußstücks der Kern von ihm getrennt wird, indem ein Tempera tureinfluß auf beide ausgeübt wird. Es sind verschiedene Varianten des Temperatureinflusses auf Gußstück und Kern möglich. Sie werden in Abhängigkeit vom Verhältnis der Wärmeausdehnungskoeffizienten der Werkstoffe gewählt, aus denen Kern und Gußstück gefertigt sind.
• Nachstehend werden mögliche Varianten des Temperaturds einflusses betrachtet, welche Trennen des Kerns vom Gußstück sicherstellen.
• Gußstück und Kern werden gleichzeitig dem Temperaturein fluß ausgesetzt, wenn der Werkstoff (z.B. Kohlenstoffstahl) des Kerns einen kleineren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Werkstoff (z.B. austenitischer Stahl) des Gußstücks hat. Der Kernlwird beim Erwärmen des Gußstücks von letzterem getrennt, wenn sich zwischen der Oberfläche des Kernslund der des Gußstücks ein ausreichend großer Spalt bildet.
• Prinzipiell kann diese Variante auch zum Trennen des Kerns einen von Gußstück verwendet werden, wenn der Kernwerkstoff gleichen oder größeren Wärmeausdehnungskoeffizient als der Gußstück-Werkstoff hat. In diesem Balle wird das Gußstück erwärmt, während gleichzeitig der Kern gekühlt wird.
• Gußstück und Kern können zunächst gleichzeitig erwärmt und danach gleichzeitig gekühlt werden. Eine solche Reinenfolge des gleichzeitigen Temperatureinflusses auf sie ist nur in einem Falle nötig, nämlich wenn der Kernwerkstoff (z.B.
• ,nert austenit ischer Stahl) größeren Wärmeausd ehnungskoeffizient als der Gußstüokwerkstoff hat. Während des Erwärmens dehnt sich ein solcher Kern aus, streckt das auf ihm aufliegende Gußstück und ruft in ihm bleibende Formänderungen hervor. Beim darauffolgenden Abkühlen entsteht infolge der unterschiedlichen tEJärmeausdehnungskoeSSizienten von Kern- und Guß stückwerkst 0ff zwischen den einander entsprechenden Oberflächen von Kern und Gußstück der erforderliche Spalt. Im obenbeschriebenen Beispiel kann das Trennen des Kerns vom Gußstück beschleunigt werden, wenn ersterer schneller als das Gußstück abgekühlt wird.
• In einigen Fällen der obenbetraohteten Variante kann der Kern vom Gußstück getrennt werden, wenn sofort nach dem erfolgtem Erschmelzen des Gußstücks das Abkühlen des Kerns eingestellt wird und er die iöglichkeit erhält, sich zu erwärmen. Danach wird das Abkühlen wiederaufgenommen.
• die Der Kern, welcher auf Temperatur des ihn umgebenden Gußstücks oder nahezu auf diese Temperatur erwärmt ist, streckt ebenso wie im obenbeschriebenen Beispiel etwas das auf ihm aufliegende Gußstück. Dies ist ausreichend, um den Kern bei Wiederaufnahme seiner Abkühlung leicht aus dem Guß stück herauszuziehen.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zum Heratisziehen des beschriebenen, vielfach zu verwendenden Kerns aus dem GuS-stück ermöglicht es, wesentlich das Fertigungsverfahren für kompliziert gestaltete Erzeugnisse zu beschleunigen. Es kann beispielsweise verwendet werden, wenn ein Gußstück mit Boden (Fig.ll) erzeugt werden muß.
• der In diesem Fall wird Kern 1 in der Kokille 8 angeordnet und auf die Untersatzplatte 7 gesetzt. Das Gußstück wird nach dem Elektroschlacke-Umschmelzverfahren erschmolzen. Zuerst der wird Gußstückkörper 9 erschmolzen und dann der Boden 10 des Gußstücks erzeugt. Die Innenfläche eines solchen GWstücks hat eine Form, die der des Kerns 1 entspricht, während die Außenfläche eine Form erhält , die der der Innenfläche der Kokille 8 entspricht.
• Nachdem der Boden 10 des Gußstücks erschmolzen ist, wird dieses zusammen mit Kern 1 aus der Kokille 8 herausgezogen und vom Kern 1 mittels einem der obenbeschriebenen Verfahren getrennt, das in Abhängigkeit von der Kombination der Wärmeausdehnungskoeffizienten des Gußstücks- und Kernwerkstoffs gewählt wird.
• Der erfindungsgemäße Kern und das Verfahren zum Herausziehen desselben aus dem Gußstück haben bedeutende Vorteile im Vergleich mit bekannten Keranund Verfahren, die beim Erschmelzen von Formgußstücken nach dem Elektroschlacke-Umschaelzverfahren verwendet werden. Erstens ist es beim Erzeugen von Hohlgußstücken mit durchgehender Öffnung nicht erforderlich, den Kern zu verschieben und in Verbindung hiermit den Metallbadstand mit Hilfe äußerst komplizierter automatischer mittel zu verfolgen. Bei feststehendem Kern eine wird nur die verzehrbare Elektrode verschoben und, wenn feststehende verzehrbare Elektrode eingesetzt wird, bleiben alle Teile der Vorrichtung unbeweglich. Hierdurch wird<bedeutendS der ganze technologische Prozeß beim Erzeugen von Formgußstucen vereinfacht.
• Wenn dagegen der erfindungsgemäße Kern beweglich ausgeführt ist, so kann er, falls der Erschmelzungsprozeß unterbrochen und der Kern durch das erstarrende Gußstück festgeklemmt wird, nach einem der obenbeschriebenen Verfahren vom Gußstück getrennt und von neuem verwendet werden.

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Metallkern zur Hohlraumbildung in GußstückSür Kokillen von Elektroschlacke-Umschmelzanlagen, d a d u r c h g eder k e n n z e i c h n e t, daß Kern (1) in Form eines monolithischen Körpers ausgeführt ist,

2. Metallkern nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e nnz e i c h n e t, daß im Körper des Kerns Kanäle (2) vorgesehen sind , die zum Durchfluß eines Kühlmittels bestimmt sind.

3. Metallkern nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Körper auf der Außeneinem seite mit Kühlmantel (5) versehen ist.

4. Verfahren zum aerausziehen des<> nach Ansprüchen 1, 2 und 3 <Kerns> aus dem Guß stück nach dessen Erschmelzen , d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß das Gußstück vom Kern (1) durch aufd,ieseausgeübten Temperatureinfluß getrennt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g der K e n n Z e i c h n e t, daß Temperatureinfluß auf Gußstück und Kern (1) gleichzeitig ausgeübt wird

6. Verfahren nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß Gußstück und Kern zuerst erwärmt und dann abgekühlt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß das Gußstück vom Kern (1) durch Abkühlen des letzteren getrennt wird.