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Vorrichtung zur Anordnung, Halterung und zum Aufbringen von Lunkerpulver
od.dgl. auf einer Metallschmelze Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anordnung,
Halterung und zum Aufbringen von Lunkerpulver od.dgl. auf einer Metallschmelze,
insbesondere auf ein in einer Kokille befindliches Bad einer Stahllegierung.
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Beim Gießen von Metallen, insbesondere von Stahl, ist die Neigung
bekannt, daß sich beim Schwinden, d.h. der Verringerung des Volumens beim Erkalten
des Metalls,Hohlräume (Lunker) im Blockinneren ausbilden, die hauptsächlich dicht
unter der Oberfläche trichterförmig in den Block hinabreichen. Diese Lunkerstellen
müssen bei der Verarbeitung der Blöcke zu hochwertigen Erzeugnissen abgeschnitten
werden. Zur Vermeidung der Lunkerbildung wendet man Blockkopfbeheizungen, Aufsatzhauben
aus Material mit geringer Wärmeleitfähigkeit oder ein Verfahren an, welches in einem
Aufgeben von exothermem Material auf den Badspiegel steht, wodurch das Metall flüssig
gehalten wird und nach unten nachschließen kann. Lunkerpulvepstellen Wärmeträger
dar und bestehen vielfach aus fein zerkleinertem Aluminium, Eisenoxid, z.B. in Form
von eisenoxidhaltigen Schlacken und Beimengungen wie Natronsalpeter sowie Tonerde
als Füllstoff. Durch die Temperatur
der Metallschmelze setzt eine
aluminothermische Reaktion ein, in deren Ablauf große Wärmemengen abgegeben werden.
Nachteilig ist bei dem bekannten Verfahren, bei dem das Lunkerpulver in Form von
befüllten Säckchen auf die Badoberfläche aufgebracht wird, daß die Wärmeabstrahlung
nicht nur ins eigentliche Zielgebiet, d.h. die Schmelze, erfolgt, sondern nach allen
Seiten, wodurch Wärme verlorengeht, sowie ferner dadurch, daß nach beendeter Reaktion
das Lunkerpulver keine geschlossene Decke bildet, sondern nach unten einbricht,
womit die erwünschte Wirkung durch Abkühlung des Bades sofort verlorengeht. Metallurgisch
ist durch die ungleichmäßige Verteilung des Pulvers über dem Badspiegel eine Lunkerbildung
nicht einwandfrei vermeidbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit der in technisch einfacher und wirtschaftlicher Weise
eine gleichmäßige Badabdeckung mit Lunkerpulver od.dgl. zwecks Verringerung von
Lunkerbildungen und Wärmeverlust erzielt wird. Es versteht sich, daß durch den Begriff
"Lunkerpulver" nicht nur wärmeabgebende (exotherme) Mittel umfaßt werden, sondern
sämtliche zum Abdecken von Metallschmelzen geeigneten Isolierstoffe. Die Erfindung
ist daher im Kokillenguß, im Strangguß und überall dort in der Gießtechnik anwendbar,
wo eine Metallschmelze lange warmgehalten werden soll.
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Zur Lösung der Aufgabe ist die Vorrichtung erfindungsgemäß gekennzeichnet
durch einen flachen Behälter aus organischem Material, vorzugsweise mit ebenem Boden,
der die Metallschmelze abdeckt und in dessen Innerem in Form einer Schicht von im
wesentlichen gleicher Schichtdicke das Lunkerpulver angeordnet ist. Mit dieser Vorrichtung
wird möglich, das Lunkerpulver auf die Metallschmelze in absolut gleichmäßiger Verteilung
aufzubringen und damit eine gezielte Wärmeabetrahlung s-hr hohe Temperatur sicherzustellen.
Bei Einsatz optimal bemessener Pulvermengen,
ist dadurch möglich,
eine große Sicherheit gegen Lukerbildung zu erhalten. Aufgrund der Schichtanordnung
des Lunkerpulvers im Behälter wird die gesamte Packung "brückenstabil", d.h. die
vorgegebene Form bleibt auch nach Beendigung der aluminothermischen Reaktion erhalten,
ohne daß es zu Einbrüchen und damit zu unkontrollierten Wärmeverlusten kommt.
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Der Behälter ist zweckmäßigerweise geschlossen, besteht aus Pappe
und ist in seiner Umfangsform der Querschnittsform der Kokille derart angepaßt,
daß er in aufgegebener Stellung auf dem Badspiegel einen engen Randabschluß zur
inneren Kokillenwandung aufweist. Der geschlossene Behälter ist staubfrei in der
Handhabung, stapel fähig, sehr eigenstabil und leicht auf das Bad aufzubringen.
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Zur Vergrößerung der Stabilität des Behälters und zur Vergleichmäßigung
der Schichtausbildung sowie ihrer sicheren Erhaltung auch bei starken Transportbelastungen
sowie Jeder Schrägstellung ist in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen,
im Behälter eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Fächern auszubilden, die
in gleicher Schichtstärke mit Lunkerpulver gefüllt sind. Die Fächer können eine
beliebige Form aufweisen.
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Als Beispiel seien Rechtecke, Quadrate, Wabenmuster, Oval- und Kreisformen
angegeben.
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Um die Wärmeabstrahlung gezielt ausschließlich nach unten in die Sohmelze
hinein zu steuern, ist es vorteilhaft, huber der Schicht aus Lunkerpulver insbesondere
unter Trennung mittels einer Abdeckplatte aus organischem Material eine zweite,
obere Schicht aus einem Wärmedämmstoff anzuordnen, die in aufgegebener Stellung
der Vorrichtung auf dem Badspiegel zur freien Atmosphäre hin gewandt ist. Durch
die Abdeckplatte wird eine weitere Versteirung der Vorrichtung, die nunmehr aus
zwei Ubereinander angeordneten Schichten verschiedener Materialien besteht, herbeigeführt.
Die Wärmeabfuhr erfolgt durch die obere Isolierschicht
gezielt nach
unten in das Metallbad hinein. Die Wärmedämmschicht kann aus pulvrigem, körnigem
und/oder faserigem Material bestehen und ist dann zweckmäßerweise in nebeneinander
angeordneten Fächern mit im wesentlichen gleicher Schichtdicke ausgebildet. Die
Ausbildung der Fächer kann in der bereits beschriebenen Weise erfolgen. Bevorzugt
ist aus Gründen der Herstellung, sämtliche Fächer aus zueinander parallel und rechtwinklig
angeordneten, ineinandergreifenden Leisten zu bilden, welche aus einem organischen
Material, vorzugsweise Pappe, bestehen. Die Fachgröße ist dabei in Abhängigkeit
vom Schüttgewicht des Schichtmaterials dergestalt bemessen, daß mit einer Verringerung
des Schüttgewichts die Fachgröße steigt. Auf diese Weise kann die Vorrichtung der
Erfindung mit kleinstem Materialverbrauch hergestellt werden und es ist trotzdem
verhindert, daß es innerhalb der Schichten in sämtlichen Richtungen zu tgendeiner
Ausbauchung oder Verformung des Behälters kommt. Die Ohichten bleiben aufgrund der
Ei-genstabilität des erfindungsgemäß ausgebauten Behälters auch unter ungünstigen
Handhabungsbedingungen erhalten.
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Als Wärmedämmstoff kann insbesondere Flugasche verwendet werden.
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Jedoch sind auch andere Mineralstoffe geeignet. Aufgrund der badabgewandten
Anordnung können sogar organische Stoffe wie Sägemehl oder Holzwolle verwandt werden.
Werden Wärmedämmaterialien gebraucht, die bei erhöhter Temperatur, etwa bsis 2000
C expansionsfähig sind, kann diese Eigenschaft ausgenutzt werden, um einen absolut
engen Randabschluß zwischen der Vorrichtung der Erfindung und der Kokilleninnenwand
herzustellen, indem die Seitenwände des Behälters Durchbrechungen aufweisen, durch
welche der Wärmedämmstoff im Rahmen seiner Expansion drtgen kann.
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und für einen dichten Abschluß zur Kokillenwandung sorgen kann.
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Derartige Schlitze sind auch bei Verwendung von nicht-expansionsfähigem
Schuttdä-nstoff sinnvoll, da dieser nach seinem teilweisen Austreten durch die Schlitze
in den Umfangsspalt zwischen Behälter und Kokilleninnenwandung dichtend wirkt. Um
vor dem Einsatz einen Stoffverlust zu verhindern, sind die Schlitze
mittels
einer Folie verschlossen, die bei einer Temperatur von größer a' 1000 C schmilzt.
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In der bevorzugen Ausbildung der Erfindung besteht die untere Schicht
im Behälter aus pulverförmigem Lunkerthermit, die obere Schicht aus pulverförmiger
Flugasche und sämtliche Behälterteile
aus Pappe, wobei das Fachvolumen
in der oberen Schicht jeweils etwa doppelt so groß wie das der unteren Schicht ist
und zwischen den Schichten eine Abdeckpappe lose angeordnet ist, welche auf den
Leisten der Fächer der unteren Schicht aufliegt.
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Es wird durch die gleichmäßige Verteilung des exothermen Materials
und die Verhinderung einer Abstrahlung zur freien Atmosphäre hin eine gleichmäßige
Temperatur- und Wärmebeaufschlagung der Badoberfläche mit geringstmöglichen Stoffmengen
erzielt, womit ein neues Mittel zur Verhinderung von Lunkerbildung bereitgestellt
ist.
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Die Handhabung im geschlossenen Behälter ist staubfrei und sowohl
die Stapelbarkeit als auch das Aufbringen auf das Bad einfach und aufgrund der gesicherten
Schichtausbildung problemlos.
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Nach Ablauf der Reaktion verbleibt eine brückenstabile Abdeckung,
die die ursprüngliche Behälterform hat und ohne Einbrüche, welche einen Wärmeverlust
mit sich bringen würden, ist. Materialverluste während des Aufbringens des Pulvers
auf das Bad sind vermieden.
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Die Behälter können auf jedes Kokillenformat und in der Schichtausbildung
auf jede Stahlanalyse abgestimmt werden, also beispielsweise rechteckige, quadratische,
vieleckige, ovale oder kreisförmige Formen besitzen und je nach Wunsch genau bemessene
Materialmengen enthalten.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstands der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der
eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Anordnung, Halterung und zum Aufbringen von
Lunkerpulver od. dgl. auf ein in einer Kokille befindliches Bad einer Stahllegierung
dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Kokille schematisch im Querschnitt,
Fig. 2 die Kokille der Fig. 1 perspektivisch und Fig. 3 einen Behälter nach der
Erfindung perspektivisch mit weggelassenen Teilen,um Einblick in seine innere Ausbildung
zu ermöglichen.
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Die Kokille 1 ist beispielsweise im steigenden Guß mit einer Stahllegierung
2 gefüllt. Auf ihren Badspiegel 3 ist ein Behälter 4 der in Figur 3 der Zeichnung
dargestellten Art von oben aufgebracht. Der Behälter 4 hat eine der Querschnittsform
der Kokille 1 angepaßte Umfangsform, die im vorliegenden AusfUhrungsbeispiel quadratisch
ist.
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Der Behälter 4 ist nach Art einer Schachtel aufgebaut, besitzt einen
ebenen Boden 5 dazu senkrechte Seitenwände 6 und einen Deckel 7, dessen Seitenwände
8 die Seitenwände 6 übergreifen.
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Der Behälter 4 besteht in seiner Gesamtheit sowie sämtlichen, auch
den nachfolgend beschriebenen Teilen, aus Pappe.
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Auf dem Boden 5 sind senkrecht zu ihm Längsleisten 9 und Querleisten
10 Jeweils parallel zueinander derart angeordnet, daß die Leisten ineinandergreifen
und eine Vielzahl quadratischer Fächer 11 einer bestimmten Höhe bilden. Beispielsweise
können die Längsleisten 9 zur Ermöglichung des Ineinandergreifens Einschnitte von
oben aufweisen und die Querleisten 10 entsprechende Binschnitte von unten. Fügt
man die Leisten 9, 10 in der dargestellten Weise an ihren Einschnittstellen ineinander,
ergibt sich die gewünschte Fachausbildung.
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Auf den Längsleisten 9 und Querleisten 10 liegt eine Abdeckplatte
12 aus Pappe, welche die Basis für eine weitere Fachausbildung mit Fächern 13 ist.
Der Aufbau entspricht prinzipiell dem bereits beschrieUnen, wobei ein einziger Unterschied
darin besteht, daß die Fächer ein größeres Volumen besitzen. Beispielsweise können
die Fächer 11 eine Kantenlänge von 5 cm und die Fächer 13 eine solche von 10 cm
besitzen. Den Abschluß nach oben bildet der Deckel 7. Der gesamte Behälter 4 ist
flach und in den Abmessungen so abgestimmt, daß eine einwandfreie innere Schichtausbildung
ermöglicht ist.
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Der Behälter 4 wird mittels Abrüll- und Dosiermaschinen mit zwei verschiedenen
Stoffen befüllt. Zunächst wird eine untere Schicht aus exothermem Lunkerpulver in
den Fächern 11 ausgebildet. Es wird sodann die Abdeckplatte 12 aufgelegt und die
Verfachung unter Ausbildung der Fächer 13 vorgenommen. Die Fächer 13 werden nun
über AbrUll- und Dosiermaschinen mit Flugasche in gleichmäßiger Schichtstärke beschickt
und es wird sodann der Deckel 7 aufgesetzt.
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Die so hergestellte Vorrichtung zum Aufbringen von Lunkerpulver auf
eine Metallschmelze wird gemäß den Figuren 1 und 2 der Zeichnung auf den Badspiegel
3 gelegt. Das organische Material, nämlich die Pappe des Behälters verkok t sowohl
unter dem Einfluß der Temperatur der Schmelze als auch unter dem Einfluß der exothermen
Reaktion im Innern des Behälters 4, wobei jedoch die Form nicht verlorengeht. Das
Lunkerpulver in den unteren Fächern 11 kann in bestdtllcher Weise seine Aufgabe
erfüllen.
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Die Flugasche isoliert zur freien Atmosphäre hin.