DE2324423C2

DE2324423C2 - Verfahren zur Instandsetzung von Stahlwerkskokillen, Kokillengespannplatten und weiteren Gegenständen aus Gußeisen

Info

Publication number: DE2324423C2
Application number: DE2324423A
Authority: DE
Inventors: Egon 5650 Solingen Evertz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-05-24
Filing date: 1973-05-15
Publication date: 1983-07-28
Also published as: DE2324423A1; US3891821A; CA969732A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bezeichneten Art.

Ein derartiges Verfahren ist nach der DE-OS 40 417 bekannt. Hiernach wird nach Entfernung der Verunreinigungen die Schadstelle der StahlwerkskokUle mittels einer basischen Stahlelektrode unter Bildung eines schichtweisen Verankerungsmaterials ausgekleidet, das sich bis zur Oberfläche der Stahlwerkskokille hin, die dem flüssigen Stahl später auszusetzen ist, erstreckt

Es muß also dafür Sorge getragen werden, daß die Verankerungsschicht nach dem Aufbringen auch an der vorgesehenen Stelle erstarrt, weil sie sonst nicht die für die Auskleidung bezeichnete Schalenstruktur annehmen könnte,' sondern bei horizontal liegender Kokille nach unten zusammenlaufen würde. Im Anschluß an das Aufbringen der Verankerungsschicht werden die weiteren Schweißschichten unter Einbeziehung von Grauguß aufgeschmolzen, wobei für die letzte Auffüllschicht eine Stahlelektrode und eine Gußelektrode gleichzeitig abgeschmolzen werden. Dies führt dann zu t>o einer Auffüllung, bei welcher im zentralen Bereich der Schadstelle ein erhöhtefi dem übrigen Erzeugnis möglicherweise gleichkommender Kohlenstoffgehalt besteht. Die sich an diesen zentralen Bereich anschließende Randzone der Schadstelle besteht indes aus einem mit der Schweißstahlelektrode ausschließlich aufgebrachten Werkstoff, der einen grundlegend niedrigeren Kohlenstoffgehalt aufweist, als ihn die zentrale Beschädigungsstelle einerseits und die ihn umgebende, unbeschädigt gebliebenen Bereic.he der Stahlwerkskokille andererseits aufweisen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabenstellung zugrunde, eine Stahlwerkskokille mit einer nur bereichweisen Beschädigung derart in Stand zu setzen, daß sie nach der Instandsetzung auch im Bereich der früheren Beschädigung vom praktisch gleichen Zustand wie die übrige, noch verwendbare Kokille vorliegt und dadurch besser als bislang weiterhin verwendet werden kann. Die Instandsetzung soll dabei mit möglichst geringem Aufwaifd durchführbar sein.

Gelöst wird diese Aufgabenstellung durch den Vorschlag gemäß dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1, zu welchem die Unteransprüche 2 bis 8 vorteilhafte weitere Ausgestaltungen vorsehen.

Wesentlich für das neue Verfahren ist nun, daß die aufgebrachten Schichten im erwähnten Ausmaß flüssig gehalten werden, so daß es mit den dann jeweils folgenden, aufzubringenden Schichten zu einer Vermischung kommt. Die jeweils vorhergehende Schicht muß also solange flüssig bleiben, bis die nächstfolgende Schicht aufgebracht ist. Dies führt zu einem allmählichen Übergang vom zuerst aufgebrachten Stähl bis ZU dem abschließend aufgebrachten Grauguß und weiterhin in Verbindung mit dem durch die Kohlenstoffausscheidung herabgesetzten Wärmeleitvermögen des Gußeisens zu einer beträchtlichen Erhitzung der Stahlwerkskokille im Bereich der Schadstelle.

Diese. Erhitzung ist derart, daß die aufgetragene Schicht aus flüssigem Stahl hinreichend langsam abkühlt und erstarrt, so daß sich in ihr kein martensitisches Härtegefüge bilden kann. Daher unterbleiben in der zunächst aufgebrachten Schicht die sonst durch Gefügeumwandlungen hervorgerufenen Spannungen und Rißbildungen, so daß sich die erwähnte Stahlschicht fest mit dem Werkstoff der Kokille verbindet Die hinreichende Verbindungsfestigkeit ist dabei auf den Verwendungszweck abgestellt Es kommt nämlich nicht darauf an, daß die aufgebrachte Schweißschicht Zugoder Scherkräfte aufnehmen muß. Statt dessen soll ausschließlich das im Bereich der beschädigten Stelle verioren gegangene Volumen erneuert werden. Daher können in der aufgetragenen Schweißschicht beispielsweise Poren und auch thermische Entlastungsrisse zugelassen werden, die sich in der Regel senkrecht zur Wandungsebene erstrecken und somit auch keine Lösung der aufgetragenen Schweißschichten verursachen können.

Die im Anschluß an die erste Schweißschicht aus flüssigem Stahl aufzubringenden Schweißschichten machen außer einer stron ihrenden Schweißctahlelektrode gleichfalls eine Graugußelektrode erforderlich. Letztere kann man stromführend betreiben, wobei sich der flüssig zu haltende Schweißbereich entsprechend der erhöhten Gesamtstromstärke vergrößert. Man kann indes die Graugußelektrode auch stromlos verwenden, indem man sie im Lichtbogen der stromführenden Schweißstahlelektrode mit abschmiizt oder gegebenenfalls auch in einem Kohleelektroden-Lichtbogen 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 unt-r Verwendung von zwei stromführenden Schweißstahl- bzw. Graugußelektroden durchgeführt wird, wobei die gesamte Schweißstromstärke sowie die Größe des schmelzflüssig zu haltenden Schweißberciches verdoppelt werden. Diese Abwandlung des erfindungsgemäßen Verfahrens schließt den Fall ein. daß der Schweißer auch die erst? aufzubringende Schicht unter Verwendung zweier stromführender Schweißstahlelektroden erzeugt. An der betreffenden Arbeitsstelle muß lediglich dafür Vorkehrung getroffen werden, daß der Schweizer 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 den entsprechend vergrößerten Schweißbereich der aufzubringenden Schweißschicht gelangt.

Bei größeren beschädigten Stellen kann man indes auch derart vorgehen, daß die Stelle in einzelne Schweißbereiche autgeteilt 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 :.\' haltenden Schweißbereiche werden bei größeren Schadstellen zweckmäßig durch vorübergehend befestigbare, kleine Stücke aus Gußeisen oder Siahl begrenzt. Dadurch wird ein Ausfließen der flüssig gehaltenen Schmelze aus dem Schweißbereich verhindert.

Das Aufbringen der jeweils letzten Schmelzschicht erfolgt mit soviel überschüssigem von der Graugußelektrode abgeschmolzenem Material, daß letzeteres mit der oxydischen Schlacke über die flüssig zu haltende

ίο 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 20 mm, und Graugußelektroden jeweils gleicher Durchmesser für das erfindungsgemäße /erfahren. Dabei wird die Schweißstromdichte, bezogen aui die Eiektrodenquerschnitte, 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%

so besitzen. Als Graugußelektroden eignen sich bevorzugt Stäbe der Qualität GG 22.

Die Fläche der jeweils bei den einzelnen Schichten flüssig zu haltenden Zone liegt meistens zwischen 30 und 90 cm², wobei sie eine Breite von mindestens etwa

Ji 3 cm besitzt Bei dieser Breite besteht noch ein Verhältnis zwischen Umfang und Flächengröße, welches die Einhaltung der erfindungsgemäßen thermischen Bedingungen ermöglicht. Das Volumen der jeweils flüssig zu haltenden Fläche liegt, wiederum

■»o bezogen auf eine Schweißstromgesa.mtstärke von 1000 A, bei etwa 150 cm³. Da die beschädigten, instandzusetzenden Stellen in der Regel tiefer sind, als es sich aus den vorstehend genannten Werten zwischen Fläche und Volumen des flüssig zu haltenden Materials

■r> 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 schemaiisches Ausführungsbeispiel beziehende Zeichnung Bezug genommen. Darin zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Teilansicht einer mit

">> eirer Leachädigten Stelle versehenen Kokille, während Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch eine

erfindungsgemäß instandgesetzte. beschädigte Stelle wiedergibt.

Gemäß F i g. 1 erkennt man die liegend angeordnete

w 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. S".äben 4 versehen, 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 welche flüssige Schlacke beim Aufbringen der letzten Schweißschicht ablaufen

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

F i g. 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 äußeren Schicht 9 stimmt die Struktur des aufgefüllten Materials mit der Struktur des ursprünglichen Materials 6 überein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Instandsetzung von durch Ausbrechen, Ausbrennen und Reißen beschädigten Stellen der StahlwerkskokUlen, Kokiüengespannpiatten und weiteren Gegenständen aus Gußeisen, wie Hämatit, Grauguß und Stahleisen, die während ihres Betriebes der Hitzeeinwirkung flüssigen Stahles ausgesetzt sind, indem zuerst die oberflächlieh anhaftenden Verunreinigungen von den beschädigten Stellen entfernt werden, dann mittels wenigstens einer umhüllten'Schweißstahlelektrode eine Stahlschicht auf die beschädigte Stelle aufgebracht wird und dann weitere Schweißschichten aus stromführenden Schweißstahlelektroden und Grauguß aufgeschmolzen werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schweißbereich von ca. 30 cm² bis 90 cm² bei einer Schweißstromstärke von wenigstens 1000 A beim Aufbringen der Stahlschicht flüssig gehalten wird, und daß die weiteren Schichten auf jeweSjs eine flüssige Schicht aufgeschmolzen werden, und daß als letzte Schicht flüssiger Grauguß aus einer stromführenden Graugußelektrode aufgetragen wird. .

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

3. Verfahren nach Anspn.~:h 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beschädigten Stellen von mehreren Personen gleichzeitig instandgesetzt werden, von denen jede zum Aufbringen eines entsprechend vergrößerten Schweißbereiches flüssigen Schmelzschieht wenigstens eine stromführende Schweißstahl- bzw. Graugußelektrode verarbeitet.

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

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils flüssig zu haltenden Schweißbereiche 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 den flüssig zu haltenden Schweißbereich 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, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der Schweißstahlelektroden bzw. der Graugußelektroden 8 bis 20 mm betragen, und daß mit einer auf die Elektrodenquerschnitte bezogenen Schweißs'.romdichte von 20 bis 40 A/cm² geschweißt wird.