DE2410109B2

DE2410109B2 - Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit

Info

Publication number: DE2410109B2
Application number: DE2410109A
Authority: DE
Inventors: Robert Stormo Geneseo Ill. Lee (V.St.A.)
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1979-02-08
Also published as: ATA175574A; GB1459011A; AU6512774A; CA1003221A; SE7402944L; US3870512A; SE405863B; FR2220583B1; ES423861A1; JPS529563B2; BR7401593D0; FR2220583A1; AT333817B; AR205706A1; DE2410109A1; IT1016037B; AU471764B2; DE2410109C3; JPS49119812A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es ist ein Verfahren aus der DE-OS 19 36 153 bekannt, nach dem Gußeisen mit Kugelgraphit hergestellt wird. Die Vorrichtung besteht aus einem horizontal verlaufenden Gießkanal, an den sich eine nach unten abgesetzte, rechteckförmige Kammer anschließt Die Kammer ist mit vertikal verlaufenden Trennwänden ausgerüstet, die mit Abstand zueinander angeordnet sind und eine Durchlaßöffnung bilden. Die Trennwände sorgen dafür, daß das in die Kammer einschießende Gußeisen sich gut mit dem Impfmittel vermischt, um somit eine große Kontaktfläche zwischen Gußeisen und dem Impfmittel zu bilden. Am oberen Auslaßende der Kammer schließt sich eine weitere, horizontal verlaufende Leitung an, die zu einer Steigkammer und dann zur Gießform führt. Durch die in der Kammer vorgesehenen Trennwände wird zwar eine gute Vermischung zwischen Gußeisen und dem Impfmittel herbeigeführt, jedoch nicht der gewünschte gleichmäßige Abbau des Impfmittels. Vielmehr findet bei diesem Verfahren beim Einfüllvorgang des Gußeisens eine Übersättigung des Gußeisens mit Impfmittel statt während am Ende des Gießvorgangs das Impfmittel zu weit abgebaut ist um eine ausreichende Sättigung des Gußeisens mit Impfmittel zu gewährleisten.

Ferner ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Behandeln von geschmolzenem Metall bekannt FR-PS 20 34 907, die mit einem vertikal verlaufenden Einlaufteil einen sich an diesen anschließenden, horizontal verlaufenden, einteiligen Gießkanal versehen ist, der mit einer den Querschnitt des Gießkanals erweiternden, das Impfmittel aufnehmenden Reaktionskammer versehen ist. Die Auslaßöffnung der Reaktionskammer ist in einer quer verlaufenden Wand vorgesehen, wobei der Boden der Auslaßöffnung auf der gleichen Höhe wie der Boden des die Reaktionskammer aufnehmenden Gießkanals liegt. Das durch den Gießkanal in die Reaktionskammer einströmende Gußeisen fließt dabei über das in der Reaktionskammer aufgenommene Impfmittel, bis es gegen eine quer verlaufende Wand stößt, so daß dadurch Turbulenzen in der Reaktionskammer auftreten, was zu einer Überreaktion zwischen Impfmittel und Gußeisen führt.

Ein weiteres Verfahren zur verbesserten Impfung von Gußeisen besteht darin (DE-AS 12 48 239), daß die Gußeisenschmelze beim Durchströmen des Anguß bzw. Anschnittsystems mit einem darin eingeformten 'Impfmittel in Berührung gebracht wird. Das Impfmittel kann in Gestalt eines Formkörpers oder eines Rohrstückes verwendet werden.

Ferner können auch Platten in dafür vorhandene Kernmarken in das Anguß- bzw. Anschnittsystem

ίο eingebracht werden. Derartige Formkörper bilden beim Einbau in den Gießkanal einen Strömungswiderstand und rufen daher Turbulenzen hervor. Ferner können sie, wenn sie um Turbulenzen zu vermeiden, so dünnwandig ausgebildet werden, nach einer gewissen Reaktionsdau er in sich zusammenfallen und vom Gießstrahl weggespült werden. Wird das Impfmittel nach einem anderen Vorschlag in Ae der einströmenden Schmelze zugekehrten Seite des Formkorpers eingepreßt so wird daß Impfmittel nach einer gewissen Reaktionsdauer eine Vertiefung in dem Formkörper bilden, die dann zusätzlich Turbulenzen verursacht

Bei einer besonders günstigen Ausführunsform dieses Verfahrens ist der Impfmittelkörper als Siebkern ausgebildet Siebkerne sollen in bekannter Weise häufig zur Regelung der Gießgeschwindigkeit und der Turbulenz der Schmelzenströmung verwendet werden. Jedoch erzeugen gerade Siebkerne Strömungswiderstände und somit Turbulenzen. Die Herstellung der Formkörper erfordert auch einen zusätzlichen Arbeits-

jo gang, da das Impfmittel unter Verwendung eines zusätzlichen Bindemittels zu einem festen Formkörper gepreßt werden muß, um es dann in das Anguß- bzw. Anschnittsystem einbringen zu können. Dadurch tritt jedoch eine Verteuerung des gesamten Verfahrens ein.

Jj Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das flüssige Gußeisen in turbulenzfreier bzw. laminarer Strömung über das in einer im Gießkanal vorgesehenen Aussparung gelagerte, aus kleinen Teilelementen gebildete Impfmittel zu führen, wodurch über die gesamte Behandlungsdauer ein gleichmäßiger

Abbau des Impfmittels gewährleistet wird. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs

1 aufgeführten Merkmale gelöst

Durch die Erfindung wird gewährleistet daß das

flüssige Gußeisen über die gesamt Behandlungsdauer in laminarer Strömung über das Impfmittel fließt, da dieses in einer flachen Aussparung vorgesehen ist und das Impfmittel von dem flüssigen Gußeisen nicht aufgewirbelt wird oder sich vollständig mit diesem vermischt.

Vielmehr findet ein gleichmäßiger Abbau des Impfmittels statt, so daß mit viel weniger Impfmittel ausgekommen werden kann als bisher, da insbesondere beim Einfüllvorgang des Gußeisens in den Gießkanal keine Übersättigung des Gußeisens mit Impfmittel auftritt. Da keine Verwirbelung des Impfmittels auftritt, kann dieses gleichmäßig von oben her abgetragen werden, so daß mit viel weniger Impfmittel ausgekommen werden kann als bisher, zumal durch die laminare Strömung keine Übersättigung des Gußeisens mit dem Impfmittel auftritt. Ferner wird gewährleistet, daß die Dämpfe, die beim Reaktionsvorgang auftreten, ohne weiteres mit dem Gußeisen fortgeführt werden, da auch hinter der Aussparung der Querschnitt des Gießkanals sich nicht verengt. Ferner wird durch den ausreichenden

b5 Abstand der Aussparung mit Bezug auf das Ende des Gießkanals gewährleistet, daß das Impfmittel nicht aus der Aussparung herausgerissen wird, da auch im Bereich des Endes des Gießkanals keine Turbulenz im flüssigen

Gußeisen auftritt Durch den ansteigenden Teil am Ende des Gießkanals wird gewährleistet, daß der Gießkanal relativ schnell mit Gußeisen gefüllt wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand des Anspruches 2.

Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittdarstellung durch einen Einguß-Block mit einem Gießkanal zur Herstellung des erfindungfcgemäßen Verfahrens,

F i g. 2 eine ähnliche Darstellung wie in F i g. 1, jedoch eine etwas abgewandelte Form des Eingußblockes bzw. des Kanales.

Zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit ist ein Gießkanal notwendig, durch den flüssiges Gußeisen über ein Impfmittel fließen kann. Wie aus F i g. 1 hervorgeht, ist der Gießkanal in einem Eingußblock 10 vorgesehen, der aus einem geeigneten, feuerbeständigen Material gebildet ist Ein vertikal verlaufender bzw. senkrechter Einguß 12 ist in dem Eingußblock 10 vorgesehen und mit dem Eingang eines Gießkanals 14 verbunden. Der Ausgang des Gießkanals 14 ist bei 16 etwas nach oben abgebogen bzw. abgewinkelt, so daß das flüssige Gußeisen, das in dem Einguß 12 eingegeben wird und durch den Gießkanal fließt, eine kleine Abdämmung passieren muß, bevor es aus dem Gießkanal austritt Dadurch wird gewährleistet, daß der Gießkanal 14 mit Gußeisen gefüllt wird, wenn dieses in den Eingußblock 10 eingefüllt wird. Eine flache Ausnehmung bzw. Aussparung 18 bzw. 28 ist mit ;iner derartig bogenförmig verlaufenden Oberfläche versehen, daß keine Turbulenz beim Durchfluß des Gußeisens im Gießkanal 14 auftritt. Die Aussparung 18 verläuft quer über die gesamte Breite des Gießkanals 14 und ist J5 so bemessen, um eine ausreichende Menge des Impfmittels aufzunehmen, um das gesamte Gußeisen, das in den Eingußblock 10 eingegeben wird, zu behandeln.

Die Aussparung 18 wird mit dem Impfmittel gefüllt, und zwar in einer Menge, die auf konventionelle Weise kalkuliert wird, um Graphit in Sphärographit umzuwandeln. Das Kugelgraphit bildende Impfmittel besteht aus kleinen Teilelementen und kann aus einem Element oder aus einer Legierung gebildet sein. Das durch den 4i Gießkanal 14 fließende Gußeisen bekommt einen Kontakt mit dem Impfmittel in der Aussparung 18, um dieses aufzulösen. Wenn das flüssige Gußeisen mit dem Impfmittel in Berührung kommt, wird eine geringe Dampfmenge erzeugt, jedoch wird durch den Fluß des so Metalls der Dampf fortgetrieben, so daß ein direkter Kontakt zwischen dem flüssigen Gußeisen und dem Impfmittel nicht unterbrochen wird. Außerdem wird während des Einfüllvorganges des Gießkanals t4 Luft aus dem System ausgeschieden, so daß der Dampf vollständig in dem flüssigen Gußeisen, bevor es den Ausgang des Gießkanals 14 erreicht hat, aufgenommen bzw. absorbiert wird.

Das folgende Beispiel illustriert bzw. stellt die Erfindung dar. 6u

Beispiel 1

Ein in F i g. 1 dargestellter Gießblock ist so ausgebildet, daß er mit einem Gießkanal versehen ist, der 5,08 cm breit und 1,91 cm tief ist Ein Kilopond einer zerkleinerten 15% Magnesium- 80% Nikkei-Legierung ist in der Aussparung 18 vorgesehen. 300 Kilopond Basisguß wird bei einer Temperatur von 1427°C in einer derartigen Zusammensetzung, daß bei normaler Erstarrung freies Graphit in Flockenform entsteht und die kein Magnesium und 0,03% Schwefel enthält und in den Gießkanal 14 mit einer Geschwindigkeit von 5 kp per Sekunde oder einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 67,82 cm pro Sekunde eingeführt Eine Mikroprobe, die vom Ausgangsstrom des Gußeisens zwei Sekunden nach Beginn des Einfüllvorganges entnommen wurde, hat gezeigt, daß Kugelgraphit im Gußeisen enthalten ist Eine Probe, die aus einer erstarrten Platte behandelten Gußeisens herausgeschnitten wurde, hat gezeigt, daß Kugelgraphit mit 0,04% Magnesium in Gußeisen enthalten ist

Während des Eingußvorganges wurde die Reaktion in der Aussparung 18 durch hitzebeständiges Glas photographiert, und es wurde beobachtet, daß die Reaktion sich ruhig und stetig bei geringer Gasentwicklung vollzog. Die Aussparung 18 im Gießkanal 14 ist so angeordnet, daß sie sich 2032 cm vor dem Ausgang des Kanals befindet Durch diesen Abstand ist gewährleistet, daß eine fast vollständige Auflösung des Dampfes vor dem Ausgang des Gießkanals 14 und eine Aufnahme in die Luft stattfindet

Beispiel 2

In einem anderen Versuch wurde eine 15% Magnesium-Nickel-Legierung in der Aussparung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der dieselben Abmessungen wie in Beispiel 1 aufweist Basis-Gußeisen bei 1393° C wurde in den Gießblock 10 eingegeben, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr 33,02 cm pro Sekunde. Proben, die aus dem Ausgangsstrom des Gußeisens entnommen wurden, haben gezeigt, daß Kugelgraphit von 0,063% Magnesium mit 0,33% Nickel und von 0,063% Magnesium mit 0,031% Nickel enthalten waren.

Beispiel 3

In einem dritten Versuch wurden einer zerkleinerten 8% Magnesium-Ferrosilicium-Legierung in die Ausnehmung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der die gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 aufweist. Basis-Gußeisen bei einer Temperatur von 1427⁰C wurde in den Gießkanal 14 mit einer Geschwindigkeit von 67,82 cm pro Sekunde eingegeben. Mikro-Proben, die am Ausgang des Stromes entnommen wurden, zeigten Kugelgraphit.

Beispiel 4

In einem weiteren Versuch wurde eine zerkleinerte 15% Magnesium-Legierung in die Aussparung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der 10,16 cm weit und 3,81 cm tief war. 850 kp Basis-Gußeisen wurden in den Eingußblock 10 gegeben, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 38,10 cm pro Sekunde. Das Gußeisen wurde in einer Gießpfanne aufgenommen. Die Zusammenstellung des unbehandelten Basis-Gußeisens bestand aus 3,76% Kohlenstoff, 1,98% Silicium und 0,49% Magnesium sowie 0,03% Schwefel. Probestücke des behandelten Gußeisens, das aus einer Gießpfanne entnommen wurde, zeigen Kugelgraphit mit 0,057% Magnesium.

Während dieser vier Beispiele wurde keine Rauchentwicklung während des Behandlungsvorganges beobachtet.

Aus den vorhergehenden Beispielen kann entnommen werden, daß es notwendig ist, das flüssige Gußeisen durch einen relativ breiten, flachen Kanal zu leiten, so

daß eine ausreichende Oberfläche zur Verfügung steht, die Kontakt zwischen dem flüssigen Gußeisen und dem Impfmittel in der Aussparung herstellt. Außerdem ist es notwendig, das flüssige Gußeisen durch den Gießkanal mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zu leiten, um die geringen Dampfausscheidungen zu absorbieren, bzw. wegzuführen, so daß der Kontakt zwischen dem flüssigen Gußeisen und dem Impfmittel nicht unterbrochen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zur Behandlung des flüssigen Gußeisens mit dem Impfmittel an jeder Stelle zwischen dem Schmelzofen und der fertigen Gußform angeordnet werden.

Beispielsweise kann das flüssige Gußeisen behandelt werden, wenn es vom Schmelzofen zum Warmhalteofen geleitet wird oder es kann dann behandelt werden, wenn es von dem Warmhalteofen zu einer Transfer-Gießpfanne oder wenn es von einer Transfer-Gießpfanne zu einer Gießpfanne geleitet wird. Ferner ist es möglich, das Gußeisen dann zu behandeln, wenn es von der Gießpfanne zur Gießform oder Modell geleitet wird.

Obgleich die Aussparung 18 im Gießblock gemäß F i g. 1 im Querschnitt mit Bezug auf die Flußrichtung kurvenförmig ausgebildet ist, ist diese Ausbildung nicht entscheidend, da befriedigende Ergebnisse mit Aussparungen anderen Querschnitts erzielt worden sind. Beispielsweise ist es gemäß Fig.2 möglich, den Gießblock mit einer Aussparung oder Tasche 28 zu versehen, die V-förmig ausgebildet ist Eine derartige Aussparung 28 ist ebenfalls erfolgreich verwendet

ίο worden. Der in Fig.2 mit 20 gekennzeichnete Eingußblock weist einen vertikal verlaufenden Einguß 22 auf, der in die Eintrittsöffnung eines relativ breiten Gießkanals 24 mündet. Das Ausgangsende des Gießkanals 24 ist bei 26 nach oben abgebogen, um zu gewährleisten, daß der Gießkanal gefüllt wird, wenn das Gußeisen durch den Gießkanal fließt. Die V-förmige Aussparung 28 ist im Boden des Gießkanals 24 vorgesehen. Die Neigung der V-förmigen Tasche soll nicht zu groß sein, da sonst Turbulenzen in der Strömung des Gußeisens auftreten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit mit einem Einlaufteil, einem sich an diesen anschließenden horizontal verlaufenden Gießkanal, in dem das Impfmittel eingebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Gießkanals eine flache, die laminare Strömung nicht unterbrechende Aussparung (18) vorgesehen ist, die einen bogen-, kurven- oder v-förmigen Querschnitt aufweist, daß die Aussparung sich quer Ober die gesamte Breite des Gießkanals erstreckt, und daß das Ausgangsende (16, 26) des Gießkanals (14,24) nach oben abgebogen ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Gießkanals hinter der Aussparung (18) länger ist als der Tail des G.-eßkanals vor der Aussparung.