DE2324423A1

DE2324423A1 - Verfahren zur instandsetzung von stahlwerkskokillen, kokillengespannplatten und weiteren gegenstaenden aus gusseisen

Info

Publication number: DE2324423A1
Application number: DE2324423A
Authority: DE
Inventors: Egon Evertz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1973-12-06
Also published as: US3891821A; DE2324423C2; CA969732A

Description

Egon Evertz, 565 Solingen, Vorländer Str. 23

Verfahren zur Instandsetzung von StahlwerksKokillen, Kokillengespannplatten und weiteren Gegenständen aus Gußeisen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Instandsetzung von durch Ausbrechen, Ausbrennen und Reißen beschädigten Stellen bei Stahlwerkskokillen, Kokillengespannplatten und weiteren Gegenständen aus Gui5eisen, wie häraatit, Grauguß und Stahleisen, die während ihres Betriebes der Hitzeinwirkung flüssigen Stahles ausgesetzt sind.

Gegenstände dieser Art dienen also vornehmlich der Verarbeitung des flüssigen Stahles und sind demgemäß stark wechselnden, thermischen Beanspruchungen ausgesetzt. Dies führt dazu, daß es bei diesen Gegenständen zur Ausscheidung des Kohlenstoffs kommt. Insbesondere bezieht sich das erfindungsgemäße Verfahren auf die Instandsetzung bei derartigen Gegenständen, bei welchen der Kohlenstoff sich in Lamellen ausscheidet, weil hierdurch ein für die Durchführung des ei^findun^sgemäßen Verfahrens wesentlicher Einfluß auf die Wärmeleitfähigkeit des genannten Materials geschaffen wird. Dessen ungeachtet ist die Erfindung aber auch bei Gegenständen aus sogenanntem sphärolitischem Gußeisen

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anwendbar,- bei welchem sich der Kohlenstoff in sphärolitischer Gestalt ausscheidet. Die genannten Gegenstände haben durchweg einen hohen, für Gußeisen typischen Kohlenstoffgehalt bis zu maximal 4,7 % una unterschiedliche Siliziumgehalte zwischen 0,7 % und etwa 3,5 %.

Während des Betriebes kommt es vor allem bei den Kokillen häufig vor, daß sich zunächst kleine, thermisch bedingte Risse bilden. Nach längerer Betriebszeit treten dann aber auch schwerwiegendere Beschädigungen auf, bei denen die Innenwandung bereichweise ausgebrochen oder ausgebrannt ist bzw. tiefergehende Risse aufweist. Bei den genannten Gespannplatten kann es zu ähnlichen Erscheinungen kommen. Wenn derartige Beschädigungen auftreten, ist es nicht mehr möglich, den weiteren ordnungsgemäßen Betrieb bei der Verarbeitung des flüssigen Stahles durchzuführen, weil der flüssige Stahl in die beschädigten Stellen eindringt, und weil nach der Erstarrung beispielsweise das Lösen eines Stahlblocks aus einer derartigen Kokille nur noch mit sehr großem Aufwand möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige beschädigte Stellen wieder instand zusetzen, so daß die Gegenstände anschließend weiter für die Verarbeitung des flüssigen Stahles Verwendung finden können. Vor allem soll die Instandsetzung mit möglichst geringem Aufwand durchführbar sein. Wenn beispielsweise an einer Kokille nur eine bereichweise Beschädigung aufgetreten ist, während sie im übrigen noch voll verwendbar ist, so soll die erwähnte Beschädigung in praktisch den gleichen Zustand wie die übrige, noch verwendbare Kokille versetzt werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht , daß zuerst die oberflächlich anhaftenden Verunreinigungen von den beschädigten Stellen entfernt werden, daß dann mittels wenigstens einer umhüllten Schwexßstahlelektrode eine flüssige Stahlschicht auf die beschädigte Stelle aufgebracht wird, von welcher Stahlschicht eine

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Zone von wenigstens 30 cm bei einer Schweifstromstärke von wenigstens etwa 1.000 A flüssig gehalten wira, daß dann weitere flüssige Schweißschichten aus stromfünrencien Schweißstahlelektroden und Graugußelektroden auf die erstgenannte, flüssige Schicht aufgescnmolzen werden, und daß wenigstens als letzte Schicht flüssiger Grauguß aus einer stromführenden Graugußelektrode aufgetragen wird.

Bei diesem Verfahren ist also wesentlich, die nacheinander aufzubringenden Schichten jeweils solange vollständig flüssig zu halten, t>is die nächst folgende Schicht aufgebracht ist. Hierdurch wird nicht nur ein allmählicher Übergang vom zuerst aufgebrachten Stahl bis zu dem abschließend aufgebrachten Grauguß geschaffer, sondern zugleich in Verbindung mit dem durch die Kohlenstoffausscheidung herabgesetzten Wärmeleitvermögen des Gußeisens eine beträchtliche Erhitzung des Gegenstandes, also beispielsweise aer Kokille im Bereich der beschädigten Stelle erzielt. Diese Erhitzung ist derart, daß die zuerst aufgetragene Schicht aus flüssigem Stahl derart langsam abkühlt und erstarrt, aaß sich in ihr kein inartensitisches Härtegefüge bilden kann. Auf diese Weise unterbleiben in der erwähnten Schicht auch die sonst durch Gefügeuniwanalungen hervorgerufenen Spannungen und demgemäßen Rissbildungen, so daß sich die erwähnte Stahlschicht hinreichend fest mit dem Werkstoff beispielsweise der Kokille verbindet. Die hinreichende Verbindungsfestigkeit ist dabei auf den Verwendungszweck abgestellt. Es kommt nämlich nicht darauf an, daß die aufgebrachte Schweißschicht Zug- oder Scherkräfte aufnehmen muß. Stattdessen soll ausschließlich das im Bereich der beschädigten Stelle verloren gegangene Volumen erneuert werden. Daher können in der aufgetragenen Schweißschicht beispielsweise Poren und thermiscne Entlastungsrisse zugelassen werden, üic üicn in aer negel senkx^ecut zur Wandungsebene erstrecken und somit auch keine Lösung der aufgetragenen Schweißschichten verursachen können.

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Die im Anschluß an die erste Schweißschicht aus flüssigem Stahl aufzubringenden Schweißschichten machen außer einer stromführenden Schweißstahlelektrode gleichfalls eine Graugußelektrode erforderlich. Letztere kann man stromführend betreiben, wodurch sich die flüssig zu haltende Zone entsprechend der erhöhten Gesamt Stromstärke vergrößert. Man. kann indes die Graugußelektrode auch stromlos verwenden, indem man sie im Lichtbogen der stromführenden Schweißstahlelektrode mit abschmilzt oder gegebenenfalls auch in einem Kohleelektroden-Licht bog en zum Abschmelzen bringt. Wenn die letzte Schicht aufgeschmolzen werden muß, ist die Verwendung einer stromführenden Graugußelektrode bzw. das Abschmelzen einer stromlosen Graugußelektrode in einem Kohleelektroden-Lichtbogen in jedem Falle erforderlich.

In jedem Falle läßt sich die Leistung des erfindungsgemäßen Verfahrens somit dadurch praktisch verdoppeln, daß die schichtweise Auftragung der flüssigen Schmelze unter Verwendung von zweiistromführenden Schweißstahl- bzw. Graugußelektroden -durchgeführt wird, wobei die gesamte Schweißstromstärke sowie die Größe der schmelzflüssig zu haltenden Zone verdoppelt werden. Diese Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt den Fall ein, daß der Schweißer auch die erste aufzubringende Schicht unter Verwendung zweier stromführender Schweißstahlelektroden erzeugt. An der betreffenden Arbeitsstelle muß lediglich dafür Vorkehrung getroffen werden, daß der Schweißer beide Hände zum Führen von Elektroden frei halten kann.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt es gleichfalls, entsprechend große beschädigte Stellen von mehreren Personen gleichzeitig instandsetzen zu lassen. In diesem Falle verarbeitet jeder der beteiligten Schweißer wenigstens eine stromführende Schweißstahl- bzw. Graugußelektrode derart, daß der Elektrodenwerkstoff flüssig auf die entsprechend vergrößerte Zone der aufzubringenden Schweißschicht gelangt.

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Bei größeren beschädigtαη Stellen kann man indes auch derart vorgehen, daß die Stelle in einzelne Zonen aufgeteilt wird, die jeweils eine derartige Größe besitzen, daß sie sich flüssig erhalten lassen. In diesem Falle erfolgt.die Instandsetzung des gesamten Schadens aufeinanderfolgend zonenweise.

Die jeweils flüssig zu haltenden Zonen werden bei größeren Schadstellen zweckmäßig durch vorübergehend befestigbare, kleine Stücke aus Gußeisen oder Stahl begrenzt. Dadurch wird ein Ausfließen der flüssig gehaltenen Schmelze aus der Zone verhindert.

Das Aufbringen der jeweils letzten Schmelz schicht erfolgt mit soviel überschüssigem von der Graugußelektrode abgeschmolzenem Material, daß letzteres mit der oxydischen Schlacke über die flüssig zu haltende Zone teilweise überläuft. Sofern hierbei insgesamt zuviel flüssiges Metall aufgetragen wurde, wird das übergelaufende Graugußmaterial nach seiner Erstarrung mechanisch entfernt, also beispielsweise durch Schleifen oder durch Stemmen.

Im Interesse einer hohen Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt es weiterhin, erheblich größere Durchmesser für die Schweißstahlelektroden und die Graugußstäbe als üblich zu verwenden. So eignen sich Schweißstahlelektroden mit Durchmessern von 4 bis 20 mm, insbesondere von 8 bis 2 0 mm, und Graugußelektroden jeweils gleicher Durchmesser für das erfindungsgemäße Verfahren. Dabei wird die Schweißstromdichte, bezogen auf die Elektrodenquerschnitte, bevorzugt innerhalb eines Bereiches zwischen 20 bis 40 A/mm² gewählt.

Als Schweißstahlelektroden kommen insbesondere sogenannte kalkbasisch umhüllte Elektroden in Frage, die einen Kohlenstoffgehalt von 0,1 %, einen Siliziumgehalt von 0,6 % und einen Mangangehalt von 2,0 % besitzen. Als Graugußelektroden eignen sich bevorzugt Stäbe der Qualität GG 22.

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Die Fläche der jeweils oei den einzelnen Schichten flüssig

zu haltenden Zone liegt meistens zwischen 30 und 90 cm , wobei sie eine Breite von mindestens etwa 3 cm besitzt. Bei . dieser Breite besteht noch ein Verhältnis zwiscnen Umfang und Flächengröße, welches die Einhaltung α er erfindungsgemäßen thermischen Bedingungen ermöglicht. Das Volumen der jeweils flüssig zu haltenden Fläche liegt, wiederum bezogen auf eine

3 Schweißstromgesamtstärke von 1.000 A_y bei etwa 150 cm . Da die beschädigten, instandzusetzenaen Stellen in der Regel tiefer sina, als es sich aus aen vorstehend"genannten Werten zwischen Fläche und Volumen des flüssig zu haltenden Materials ergibt, folgt zwangsläufig eine Begrenzung in der Vermischung der nacheinander aufzubringenden Schichten derart, daß die erste Schicht auch nach der Erstarrung praktisch noch ein Stahlgefüge besitzt, wohingegen die letzte Schicht mit Sicherheit ein reines Gußeisengefüge aufweist.

Zur Veranschaulichung der Erfindung wird auf"die sich auf ein schematisches Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer mit einer be-. schädigten Stelle versehenen Kokille, während

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß instandgesetzte, beschädigte Stelle wiedergibt.

Gemäß Fig. 1 erkennt man die liegend angeordnete Kokille 1, in deren Wandung 2 sich eine beschädigte Stelle 3 von mehreren cm Tiefe befindet. Da diese beschädigte Stelle von der Stirnwand ausgeht, ist letztere-mit vorübergehend an ihr befestigten Stäben 4- verseilen, durch welche verhindert wird, daß beim Auffüllen der beschädigten Stelle 3 flüssiges Metall nach vorne auslaufen kann. Der oberste der Stäbe 4- besitzt noch eine Einkerbung 5, durch weicht- flüssige Schlacke beim Aufbringen der

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letzten Schweißschicht ablaufen kann. Dabei verbleibt eine Füllung in der beschädigten Stelle 3 , deren Oberfläche in der Ebene der Innenwand 2 liegt.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine instandgesetzte, beschädigte Stelle. Das ursprüngliche Material ist mit 6 bezeichnet. Auf dem Boden der beschädigten Stelle befindet sich eine aus Stahlelektroden aufgebrachte Schicht 7, wohingegen sich weitere Schichten 8 anschließen, die teilweise aus flüssigem Stahl und teilweise aus flüssigem Grauguß aufgebracht wurden. In der äußersten Schicht 9 stimmt die Struktur des aufgefüllten Materials mit der Struktur des ursprünglichen Materials 6 überein.

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Claims

$ 7324423 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Instandsetzung von durch Ausbrechen, Ausbrennen und Reißen beschädigten Stellen bei Stahlwerkskokillen, Kokillengespannplatten und weiteren Gegenständen ausGußeisen, wie Hämatit , Grauguß und Stahleisen, die während ihres Eetriebes der Hitzeeinwirkung flüssigen Stahles ausgesetzt sind, dadurch gekennzeichnet; daß zuerst die oberflächlich anhaftenden Verunreinigungen von den beschädigten Stellen entfernt werden, daß dann mittels wenigstens einer umhüllten Schweißstahlelektrode eine flüssige Stahlschicht auf die beschädigte Stelle aufgebracht wird, von welcher Stahlschicht eine Zone von

wenigstens 30 cm bei einer Schweißstromstärke von wenigstens etwa 1.000 A flüssig gehalten wird, daß dann weitere flüssige Schweißschichten aus stromführenden Schweißstahlelektroden und Graugußelektroden auf die flüssige Schicht aufgeschmolzen werden, und daß wenigstens als letzte Schicht flüssiger Grauguß aus einer stromführenden Graugußelektrode aufgetragen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet₃ daß die schichtweise Auftragung der flüssigen Schmelze unter Verwendung von zwei stromführenden Schweißstahl- bzw. Gußeisenelektroden durchgeführt wird, wobei die gesamte Schweißstromstärke sowie die Größe der schmelzflüssig zu haltenden Zone entsprechend verdoppelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beschädigten Stellen von mehreren Personen gleichzeitig instandgesetzt werden, von denen jeae zum Aufbringen einer entsprechend vergrößerten Zone der flüssigen Schmelzschicht wenigstens eine stromführende Schweißstahl- bzw. Graugußelektrode verarbeitet.

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4-, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die beschädigte Stelle in einzelne Zonen, die sich jeweils für sich flüssig erhalten lassen, aufeinanderfolgend instandgesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils flüssig zu haltenden Zonen durch vorübergehend befestigbare kleine Stücke aus Gußeisen oder Stahl begrenzt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufbringen der letzten Schmelzschicht soviel überschüssiges Graugußelektroden-Material abgeschmolzen wird, daß letzteres mit der oxydischen Schlacke über die flüssig zu haltende Zone teilweise überläuft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das zuviel übergelaufene Graugußelektroden-Material nach seiner Erstarrung mechanisch entfernt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, daaurch gekennzeichnet_, daß die Durchmesser der Schweißstahlelektroden bzw. der Graugußelektroden 8 bis 20 mm betragen, und daß mit einer auf die Elektrodenquerschnitte bezogenen Schweißstromdichte

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von 20 bis 40 A/cm geschweißt wird.

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