DE2507170A1 - Kugelgraphithaltiges gusseisenrohr und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents
Kugelgraphithaltiges gusseisenrohr und verfahren zu dessen herstellungInfo
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Description
(θ4θ)2
2 HAMBURG 1 · AD ENAU ER ALLEE 30 · TELEFON £WW$JÖ4 45 23
Aktenzeichen: Neuanmeldung
Anmelderin: Kubota Ltd., Osaka, Japan
Kugelgraphithaitiges Gußeisenrohr
und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein kugelgraphithaltiges Gußeisenrohr
mit ferritischer Struktur sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Die nach den herkömmlichen Verfahren, insbesondere durch Schleuderguß, hergestellten, kugelgraphithaltigen Gußeisenrohre
besitzen in ihrem gegossenen Zustand, entweder eine aus Kugelgraphit, Perlit und Ferrit bestehende
Struktur (Typ a) oder eine aus Kugelgraphit, Zementit,
Perlit und Ferrit bestehende Struktur (Typ b), die als solche so spröde sind, daß ohne zusätzliches Glühen keine
für praktische Zwecke ausreichende Festigkeit erzielt wird. Da bei der Herstellung von kugelgraphithaltigen Gußeisenrohren
nach dem Schieudergußverfahren das Gußteil in der
Schleudergußform auf Temperaturen von etwa 700°C bis
500 C abkühlen kann, wobei die Wärme durch das Wärmeisoliermaterial
der Form hindurch von dieser absorbiert wird, ergibt sich eine beschleunigte Abkühlung des Gußeisenrohres,
welche die Ar1-Umwandlung verhindert, wodurch
der Perlit in der Struktur verbleibt. Das gleiche für den flauenden Guß dünnwandiger Rohre in Sandformen.
Zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten wurde bisher eine nachträgliche Wärmebehandlung zur Umwandlung des Perlits
in Ferrit oder eine Erhöhung des Siliciumgehaltes auf
3,0 Gew.5o oder darüber oder beim Schleuderguß eine Ver-
5 0 9836/0693
größerung der Schichtdicke des wärmeisolierenden Materials der Form (Metallform) benutzt. Die Umwandlung des Perlits
in Ferrit durch Wärmebehandlung verbraucht jedoch viel Wärmeenergie, die aus Öl, Gas oder dergleichen gewonnen
werden muß und erfordert darüber hinaus zusätzliche Arbeitsgänge und Einrichtungen für die Wärmebehandlung.
Schließlich besteht bei der Wärmebehandlung die Gefahr einer unerwünschten Verformung des Gußeisenrohres. Die
Verwendung eine s hinreichend hohen Siliciumgehaltes ermöglicht zwar die Ferritbildung im Gußzustand, ist jedoch
wegen der durch den hohen Siliciumgehalt bedingten Sprödigkeit des Rohres nachteilig. Durch die Vergrößerung
der Schichtdicke des wärmeisolierenden Materials wird zwar die Ferritbildung im Gußzustand erreicht, jedoch
führt dies wegen der zur Erstellung der Formen benötigten Zeit und der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem
Guß zu einer starken Verringerung der ''Produktivität.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein kugelgraphithaltiges Gußeisenrohr der eingangs genannten Art und ein Verfahren
zu dessen Herstellung zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeiden, auch bei niedrigem Siliciumgehalt
und geringer Wandstärke ohne Nachbehandlung eine einwandfreie Ferritstruktur aufweisen und eine besonders
einfache und wirtschaftliche Fertigung ermöglichen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das kugelgraphithaltige Gußeisenrohr der eingangs genannten Art gekennzeichnet
durch eine aus dem nicht abgekühlten Gußzustand durch Regelung der Abführungsgeschwindigkeit der Eigenwärme erzeugte
ferritische Struktur.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von kugelgraphithaltigen Gußeisenrohren
mit ferritischer Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß man das gegossene Rohr aus seinem nicht abgekühlten Gußzustand
durch Verringerung der Abführgeschwindigkeit
S09836/0693 - 3 -
seiner Eigenwärme mit einer vorbestimmten Abkühlungsge s chwin di gke i t abkühlt·
Nach, einer bevorzugten Ausführungsform wird das durch
den Guß erzeugte Gußeisenrohr in seinem nicht abgekühlten, zementitfreien Zustand durch Regulierung der
Abführungsgeschwindigkeit seiner Eigenwärme mit vorbestimmter Abkühlungsgeschwindigkeit abgekühlt. Dies
kann vorteilhaft in einem geeigneten Ofen ohne eigene
Wärmequelle erfolgen, in welchen das noch nicht abge-.rohr
kühlte Gußeisen) aus der Gußform überführt wird. Der
Ofen kann zweckmäßig als Schacht- oder Tunnelofen ausgebildet sein und durch bereits zuvor darin abgekühlte
Gußeisenrohre oder sonstige geeignete Vorrichtungen auf eine geeignete Temperatur vorgewärmt sein. Die Abkühlungsgeschwindigkeit
des Gußeisenrohres im Ofen kann durch Veränderung der Wärmeisolierung des Ofens und/oder
das Öffnungsausmaß eines oder mehrerer an diesem angeordneter
Fenster reguliert werden. Das Gußeisenrohr wird dabei zweckmäßig mit einer Temperatur zwischen
85O°C und 90O0C aus der Form* entnommen und sogleich
in einen auf Temperaturen zwischen 3°O°C und 5OO°C
erwärmten Schacht- oder Tunnelofen eingebracht. Durch Regulierung der Abführungsgeschwindigkeit der Eigenwärme
des Gußeisenrohres wird dessen Abkühlungsgeschwindigkeit auf einen für die erfindungsgemäßen
Zwecke hinreichend niedrigen Wert herabgesetzt, so daß in Verbindung mit der erheblichen Anzahl der beim
Guß erzeugten Graßhitatome der Austenit leicht in Graphit und Ferrit umgewandelt wird, wodurch ein kugelgraphithaltiges
Gußeisenrohr mit ferritischer Struktur erhalten wird.
Da während des Gießens kristallisierender Zementit nur durch eine mehrstündige Wäreebehandlungcbei 900 C bis
95O°C zerlegt werden kann, ist es beim erfindungege-
509836/0693 " h "
mäßen Verfahren erforderlich, den Guß in einem nicht
gekühlten (nicht abgeschreckten), zementitfreien Zustand durchzuführen.
Bei der Herstellung von Gußeisenrohren nach dem Schleudergußverfahren
kann das Gußeisenrohr auch in der Schleudergußforni abkühlen, wobei zur Regulierung der
Abkühlungsgeschwindigkeit der Innenraum der Schleudergußform abgedichtet und/oder die Innenfläche des Gußeisenrohres
mit einem wärmeisolierenden Material bewickelt wird.
Die Abktihlungsgeschwindigkeit wird unter Berücksichtigung
der Form und der Abmessungen des Gußeisenrohres, der Beschaffenheit der Gußform und der Zusammensetzung
des verwendeten Gußeisens zweckmäßig so eingestellt, daß sie im Bereich zwischen
2°C/min und 1O°C/min liegt.
2°C/min und 1O°C/min liegt.
daß sie im Bereich zwischen 8OO°C und 7OO°C zwischen
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen des
erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Beispiels mit Vergleichsversuchen weiter erläutert.
In einer Versuchsreihe wurden aus einem Gußeisen mit einem Kohlenstoffgehalt zwischen 3tk und 3,8fo, einem
Mangangehalt zwischen 0,3 und 0,6^, einem Phosphorgehalt
zwischen 0,04 und 0,07^» einem Schwefelgehalt
zwischen 0,006 und 0,012$ und einem Magnesiumgehalt
zwischen 0,032 und 0,046$ in einer Metallform mit einer 2 bis 3mm starken "Warmeisolierschicht aus kunstharzgebundenem
Sand jeweils Gußeisenrohre mit einem Durchmesser von 250mm und einer Länge von 500mm hergestellt.
Bei den Vergleichsversuchen 1 bis 6 wurde das erhaltene Gußeisenrohr jeweils in der herkömmlichen Weise aus
509836/0693 _ _
seinem Gußzustand abgekühlt, während bei den Versuchen 7 bis 12 das Gußeisenrohr jeweils nach dem Guß bei einer
Temperatur von 9OO°G aus der Gießform entnommen und in einen Schachtofen überführt wurde. Bei allen Versuchen
wurde die Wandstärke des Rohres in mm, der Silioiumgehalt
des Gußeisens, die durchschnittliche Abkühlungsgeschwindigkeit zwischen 8OO°G und 7OO°C aufgezeichnet
und das erhaltene Gußeisenrohr nachträglich auf seine
mikroskopische Struktur und seine mechanischen Festigkeitseigenschaften untersucht. Die Ergebnisse dieser
Versuche sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
mikroskopische Struktur und seine mechanischen Festigkeitseigenschaften untersucht. Die Ergebnisse dieser
Versuche sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Wie die in der Tabelle aufgeführten Zahlenwerte zeigen,
werden erfindungsgemäJ sehr hohe Festigkeitswerte und
ein bemerkenswertes Ausmaß der Ferritumwandlung erzielt. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die Eigenwärme des Gußeisenrohres zu einer auch als "Selbstanlassen" zu
bezeichnenden Wärmebehandlung ausgenutzt wird, kann die bisherige, gesonderte Wärmebehandlung und die Verwendung getrennter Wärmequellen (Öl oder Gas) in Fortfall kommen, so daß erhebliche Materialeinsparungen erzielt und die Umweltverschmutzung verringert wird. Darüber hinaus werden di'.e bisher für das nachträgliche Glühen erforderlichen Arbeitskräfte eingespart und durch Vermeidung unnötiger Wärmezufuhr die Gefahr unerwünschter Verformungen der Gußeisenrohre ausgeschaltet. Da die Ferritumwandlung auch ohne hohen Siliciumgehalt leicht und
zuverlässig erreicht wird, ergeben sich Einsparungen
an Silicium und eine verbesserte Festigkeit.
ein bemerkenswertes Ausmaß der Ferritumwandlung erzielt. Da beim erfindungsgemäßen Verfahren die Eigenwärme des Gußeisenrohres zu einer auch als "Selbstanlassen" zu
bezeichnenden Wärmebehandlung ausgenutzt wird, kann die bisherige, gesonderte Wärmebehandlung und die Verwendung getrennter Wärmequellen (Öl oder Gas) in Fortfall kommen, so daß erhebliche Materialeinsparungen erzielt und die Umweltverschmutzung verringert wird. Darüber hinaus werden di'.e bisher für das nachträgliche Glühen erforderlichen Arbeitskräfte eingespart und durch Vermeidung unnötiger Wärmezufuhr die Gefahr unerwünschter Verformungen der Gußeisenrohre ausgeschaltet. Da die Ferritumwandlung auch ohne hohen Siliciumgehalt leicht und
zuverlässig erreicht wird, ergeben sich Einsparungen
an Silicium und eine verbesserte Festigkeit.
Erfindungsgemäß kann ein Gußeisenrohr aus einem nach
dem Verfahren der japanischen Patentanmeldung 21669/74 durch Behandlung des geschmolzenen Metalles bei Temperaturen oberhalb des Versetzungspunktes von SiO mit
einem aus CaO, Graphitpulver, Ca-Si und CaCp bestehenden Raffinierungsmittel raffinierten, geschmolzenen
I-Ietall, bei welchem der Graphit durch Zugabe einer im
dem Verfahren der japanischen Patentanmeldung 21669/74 durch Behandlung des geschmolzenen Metalles bei Temperaturen oberhalb des Versetzungspunktes von SiO mit
einem aus CaO, Graphitpulver, Ca-Si und CaCp bestehenden Raffinierungsmittel raffinierten, geschmolzenen
I-Ietall, bei welchem der Graphit durch Zugabe einer im
509836/0693
Versuch
Wand-Stärke
mm
Si-Gehalt
Durchschnittsa
bkühlge s chwin ι digkeit
800° - 700°C
- 6
Mikroskopische Struktur
C/
min
Ferrit
c/3
c/3
Z einen tit
Zugfestigkeit
kg/mm
Bruchdehnung
Charpy-V-KerbSchlagzähigkeit
Kg-m/cm"
T | cn CD |
10,5 | 2,47 | 52,4 |
2 | i ^m 0 co |
10,0 | 2,70 | 55,8 |
3 | 14,5 | 2,51 | 36,7 | |
4 | 15,0 | 2,77 | 34,1 | |
5 | S1 | 20,5 | 2,4o | 21,6 |
6 | LO | 21,5 | 2,81 | 23,0 |
10,5 | 2,53 | 8,8 | ||
11,0 | 2,78 | 8,4 | ||
15,0 | 2,44 | 6,0 | ||
15,0 | 2,75 | 5,5 | ||
20,0 | 2,49 | 3,9 | ||
21,0 | 2,83 | 3,8 |
5
10
10
15
60
80
70
85
95
100
60
80
70
85
95
100
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
63,0 60,5 58,7 57,4 58,0 59,7 55,4 55,0 53,3 54,9 50,6 54,2
1,2
1,8 2,0 2,6
2,0 2,8 10,2 14,0 13,6 15,2
16,0
15,4
0,224 0,256 0,289
O,34o 0,323 0,373 0,806
1,183 1,077 1,375 1,602 1,488
250
Vergleich, zum Stand der Technik viel geringeren Menge an
Kugelbildungsmittel kugelig umgeformt wurde und ein Teil der Graphitstruktur ohne Kugelbildungsbehandlung kugelig
ausgebildet ist, sehr leicht durch einfaches Abkühlen aus dem Gußzustand mit geregelter Abfahrgeschwindigkeit
der Eigenwärme eine perfekte Ferritstruktur ausbilden.
Dies kann insbesondere mit gutem Erfolg bei dünnwandigen Rohren angewandt werden.
In der beigefügten Zeichnung sind die Abkühlungskurven für die beim Versuch 11 und beim Vergleichsversuch 5
hergestellten Gußeisenrohre graphisch dargestellt.
Die vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen erläuterte
Erfindung kann vom Fachmann je nach den Umständen des Einzelfalles in verschiedener Weise zweckentsprechend
abgewandelt werden, sofern dabei eine geregelte Abkühlung mit hinreichend verringerter Abführgeschwindigkeit
der Eigenwärme angewandt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann außer zur Herstellung
von Gußeisenrohren auch zur Herstellung von vergleichbaren Gußeisenteilen mit anderer Formgebung benutzt
werden. In allen Fällen ist es wesentlich, die Abkühlungsgeschwindigkeit unter Berücksichtigung der Form
und der Abmessungen des Gußeisenteiles, der Ausbildung der Gußform und der Zusammensetzung des Gußeisens zweckentsprechend
aufeinander abzustimmen, wobei der Fachmann gegebenenfalls nach einigen orientierenden Vorversuchen
die jeweils erforderlichen Bedingungen in Abhängigkeit von den übrigen Parametern festlegen kann.
509836/0693
Claims (6)
1) Kugelgraphithaltiges Gußeisenrohr, gekennzeichnet durch eine aus dem nicht abgekühlten Gußzustand
durch Regelung der AbfUhrungsgeschwindigkeit der Eigenwärme erzeugte ferritische Struktur.
2) Verfahren zur Herstellung von kugelgraphithaltigen Gußeisenrohren mit ferritischer Struktur, dadurch
gekennzeichnet, daß man das gegossene Rohr aus seinem nicht abgekühlten Gußzustand durch Verringerung
der Abführgeschwindigkeit seiner Eigenwärme mit einer vorbestimmten Abkühlungsgeschwindigkeit
abkühlt.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Schleudergießen von Gußeisenrohren zur
Regulierung der Abkühlungsgeschwindigkeit nach dem Guß den Innenraum der Schleudergußform abdichtet
und/oder die Innenfläche des Gußeisenrohres mit einem wärmeisolierenden Material bewickelt.
k) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß man das Gußeisenrohr in noch nicht abgekühltem Zustand aus der Gußform in einen Schacht- oder Tunnelofen
überführt und in diesem mit verringerter Abführgeschwindigkeit seiner Eigenwärme abkühlen
läßt.
5) Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß man die Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich zwischen 800°C und 700°C auf 2°C bis
509836/0693 - 2 -
10 C/min einstellt.
6) Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5 t dadurch gekennzeichnet ι daß man ein Gußeisen mit einem
SiIiciumgehalt von höchstens 2,85 Gew./S verwendet.
509836/0693
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2166874A JPS5522528B2 (de) | 1974-02-23 | 1974-02-23 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2507170A1 true DE2507170A1 (de) | 1975-09-04 |
DE2507170B2 DE2507170B2 (de) | 1977-12-22 |
DE2507170C3 DE2507170C3 (de) | 1981-10-22 |
Family
ID=12061408
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2507170A Expired DE2507170C3 (de) | 1974-02-23 | 1975-02-20 | Verfahren zur Herstellung von kugelgraphithaltigen Gußeisenrohren |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JPS5522528B2 (de) |
DE (1) | DE2507170C3 (de) |
FR (1) | FR2262117B1 (de) |
GB (1) | GB1484389A (de) |
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FR2342818A1 (fr) * | 1976-03-05 | 1977-09-30 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Fabrication de pieces d'acier annulaire par coulee de lingots centrifuges, debites en couronnes |
US4030944A (en) * | 1976-04-15 | 1977-06-21 | Ceskoslovenska Akademie Ved | Production of annular products from centrifugally cast steel structures |
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WO1984002924A1 (en) * | 1983-01-24 | 1984-08-02 | Ford Werke Ag | Method of making high strength ferritic ductile iron parts |
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CN104480381B (zh) * | 2015-01-23 | 2016-07-13 | 四川省川建管道有限公司 | 一种水冷金属型离心球墨铸铁管的工业制备方法 |
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- 1974-02-23 JP JP2166874A patent/JPS5522528B2/ja not_active Expired
-
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- 1975-02-17 GB GB6670/75A patent/GB1484389A/en not_active Expired
- 1975-02-20 US US05/551,310 patent/US3954133A/en not_active Expired - Lifetime
- 1975-02-20 DE DE2507170A patent/DE2507170C3/de not_active Expired
- 1975-02-21 FR FR7505482A patent/FR2262117B1/fr not_active Expired
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GB1484389A (en) | 1977-09-01 |
FR2262117B1 (de) | 1978-10-27 |
JPS5522528B2 (de) | 1980-06-17 |
DE2507170C3 (de) | 1981-10-22 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |