DE2830649A1 - Flussmittel zum schleuderguss von bimetallrohren - Google Patents

Flussmittel zum schleuderguss von bimetallrohren

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Description

PATENTANWÄLTE ZELLENTIN
ZWEIBRÜCKENSTR. 15
8OOO MÜNCHEN 2
Nautschno-Proiswodstwennoje Objedinenie 12. Juli 1978
po Technologii Maschinostrojenia AS
"ZNIITMASCH"
Moskau / UdSSR P 74 369
FLUßMITTEL ZUM SCHLEUDERGUß VON BIMETALLROHREN
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Schleudergußtechnologie und insbesondere auf ein Flußmittel zum Schleuderguß von Bimetallrohren.
Die Erfindung kann bei der Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren mit der Außenschicht aus perlitischem Stahl und mit der Innenschicht aus austenitischem Stahl verwendet werden.
Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung können Schleuderguß-Bimetallrohre aus perlitischem und austenitischem Stahl mit einem Verhältnis der Länge zum Durchmesser
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von L/D > 8:10 unter festem und gleichmäßigem Verschweißen dieser Metalle auf der gesamten Länge des Gußstücks sowie unter Raffination, d.h. der Reinigung dieser Metalle von nichtmetallischen Einschlüssen erzeugt werden.
In den meisten industriell entwickelten Ländern hat das Verfahren zur Herstellung von Bimetallrohren durch Schleuderguß eine breite Verwendung in verschiedenen Industriezweigen gefunden. Dabei weist das nach diesem Verfahren erzeugte Metall ähnliche physikalisch-mechanische Eigenschaften wie Schmiedemetall auf, wobei gleichzeitig der Arbeitsaufwand für seine Erzeugung verringert wird.
Die technologische Schwierigkeit bei der Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren mit einem Verhältnis von l/d>8:10 besteht darin, daß ein festes gleichmäßiges Verschweißen von zwei Metallen auf der Länge des Gußstücks erhalten werden muß. Ein besonders wichtiger und unabdingbarer Faktor bei der Erzeugung einer qualitativ hochwertigen äußeren Stahlschicht und der Bildung einer festen Verbindung von zwei Metallen im Gußstück ist die Wahl einer optimalen Zusammensetzung des Flußmittels mit speziellen physikalischchemischen Eigenschaften.
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Bekanntlich wird das Flußmittel für das jeweilige Bimetallpaar individuell gewählt und seine Zusammensetzung ist von der Art der äußeren Stahlschicht, den Bedingungen des Stahlschmelzens und des Vergießens in die Kokille abhängig.
Die bei der Herstellung -von Bimetallvorrohren durch Schleuderguß zu verwendenden Flußmittel sollen folgende physikalisch-chemische Eigenschaften aufweisen: sie sollen die äußere Metallschicht während des Vergießens in die Kokille raffinieren (die nichtmetallischen Einschlüsse entfernen); sie sollen aktiv sein, d.h. den Oxidfilm auf der Innenfläche der äußeren Schicht des Metalls auflösen und die Oxydation sowie die Abkühlung desselben durch die Luft verhindern; sie sollen eine minimale Schmelztemperatur, Zähigkeit, Dichte und eine minimale Adhäsion mit der ersten äußeren Metallschicht aufweisen.
Werden alle obengenannten Eigenschaften, die ein Flußmittel aufweisen soll, berücksichtigt, ist es bei der entsprechenden Wahl einer für die Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren erforderlichen optimalen Zusammensetzung des Flußmittels möglich, die Qualität der Bimetallverbindung bei gleichzeitiger Verlängerung der gießbaren Rohre wesentlich zu verbessern.
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Gegenwärtig werden zur Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren aus perlitischem und austenitischem Stahl Flußmittel unter Verwendung folgender Oxidsalzsysteme eingesetzt: CaF2 - Na^O - CaO - SiO2 - B20„ - Al3O - Chlorsalze ( SU- Urheberschein 238107, 358075, 409781, 308773, die US-Patentschrift 341044 u. a.)·
Alle oben genannten Flußmittel bringen keine positiven Ergebnisse beim Schleuderguß von Bimetallrohren aus perlitischem und austenitischem Stahl mit einem Verhältnis von L/D >8:10 infolge einer niedrigen Aktivität dieser Flußmittel gegenüber dem auf der Innenfläche der äußeren Metallschicht entstehenden Oxidfilm, einer hohen Schmelztemperatur und einer starken Adhäsion mit dem Außenmetall (800-1200 erg/cm2).
Der Einsatz von chlorsalzhaltigen Flußmitteln beim Schleuderguß von Bimetallrohren ist unzulässig wegen deren hoher Toxizität, wodurch die sanitär-hygienischen Arbeitsbedingungen verschlechtert werden.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile zu beseitigen.
Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Fluß-
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mittel mit optimalen physikalisch-chemischen Eigenschaften für die Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren aus perlitischem und austenitischem Stahl mit einem Verhältnis von L/D>8:1O zu schaffen.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß einem Flußmittel, welches Kalziumoxid, Siliziumoxid, Boroxid und Natriumoxid enthält, erfindungsgemäß Natriumfluorid zugesetzt wird, wobei die Bestandteile im folgenden Verhältnis verteilt werden:
CaO - Basismaterial - 7-10 Gew.%
B2°3 ~ 10~12
Na2O - 18-24 Gew.%
NaF - 20-25 Gew.%
Die Verwendung des genannten Flußmittels bei der Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren aus perlitischem und austenitischem Stahl mit einem Verhältnis von L/d>8:10 gestattet es, ein festes und gleichmäßiges Verschweißen dieser Stähle auf der Länge des Gußstücks unter gleichzeitiger Raffination dieser Metalle von nichtmetallischen Einschlüssen zu erreichen.
Außerdem ist das genannte Flußmittel bei der Vergießtempera-
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tür des Metalls nicht toxisch. Die Schmelztemperatur des Flußmittels beträgt 8OO-87O°C, die Adhäsion mit dem Außenmetall (perlitischem Stahl) beträgt 500-560 erg/cm . Das Flußmittel kann von der Rohrinnenfläche durch leichtes Abklopfen entfernt werden, d.h. auf die Betriebseigenschaften des Schneidwerkzeugs während der mechanischen Bearbeitung der Gußrohre übt es keinen Einfluß aus.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert.
Bei der Herstellung von Bimetallrohren durch Schleuderguß wird das Flußmittel mit einer Zusammensetzung: CaO -Base, NaF - 20-25 Gew.%, SiO2 - 7-10 Gew.%} B2O3 - 10-12 Gew.%, Na2O - 18-24 Gew.% in Pulverform auf ^«^ ^^ahl des schmelzflüssigen Metalls der Außenschicht gegeben. Infolge ae_' Überhitzung des Metalls schmilzt das Flußmittel und schwimmt auf die Innenfläche des ersten Metalls unter Raffination desselben auf, entfernt den Oxidfilm von dessen Innenfläche und schützt die Oberfläche gegen die Oxydation durch die Atmosphärenluft. Beim Gießen der zweiten Metallschicht wird das Flußmittel durch dieses Metall von der Innenfläche der ersten Metallschicht leicht entfernt, indem die zweite Schürt raffiniert wird.
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Bei der Herstellung von Schleuderguß-Bimetallrohren mit der Außenschicht aus perlitischem Stahl und der Innenschicht aus austenitischem Stahl wurden mehrere Flußmittel geprüft. Die besten Ergebnisse wurden bei der Verwendung von Flußmitteln folgender Zusammensetzung erhalten.
Beispiel 1. Flußmittelzusammensetzung: Kalziumoxid CaO 45%, Natriumfluorid NaF - 20%, Siliziumoxid SiO2 - 7%, Boroxid B2O3 - 10%, Natriumoxid Na3O - 18%. Die Anfangsschmelztemperatur des Flußmittels - 87O0C, die Adhäsion mit dem perlitischen Stahl beträgt 500 erg/cm .
Beispiel 2. Flußmxttelzusammensetzung: Kalziumoxid CaO 38%, Natriumfluorid NaF - 22%, Siliziumoxid SiO2 - 9%, Boroxid BpO- - 11%, Natriumoxid Na2O - 20%. Die Anfangsschmelztemperatur des Flußmittels - 840 C, die Adhäsion mit dem perlitischen Stahl beträgt 530 erg/cm.
Beispiel 3. Flußmxttelzusammensetzung: Kalziumoxid CaO 29%, Natriumfluorid NaF - 25%, Siliziumoxid SiO2 - 10%, Boroxid B20„ - 12%, Natriumoxid Na2O - 24%. Die Anfangsschmelztemperatur des Flußmittels - 800 C, die Adhäsion mit dem perlitischen Stahl beträgt 500 erg/cm .
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Die Zugabe von Natriumfluorid zum Flußmittel gestattet es, die Aktivität des Flußmittels gegenüber dem im Oxidfilm enthaltenen Oxid von Aluminium und Silizium zu erhöhen. Außerdem bewirkt das Natriumfluorid eine Verringerung der Schmelztemperatur und der Zähigkeit des Flußmittels. Eine Erhöhung des Gehalts an Natriumfluorid im Flußmittel über 25% führt zu einer sprunghaften Verstärkung der Adhäsion des Flußmittels mit der äußeren Metallschicht sowie zur Erhöhung seiner Aktivität gegenüber der Auskleidung. Bei einem Gehalt des Natriumsfluorids im Flußmittel unter 20% sinkt seine Aktivität und steigt die Zähigkeit sowie die Schmelztemperatur .
Kalziumoxid im Flußmittel bewirkt im beträchtlichen Maße die Adhäsion des Flußmittels mit der äußeren Stahlschicht und fördert die Raffination des Metalls sowie die Überführung des Silizium- und des Magnesiumoxids aus dem Oxidfilm ins Flußmittel. Mit der Vergrößerung der Kalziumoxidmenge im Flußmittel wird die Adhäsion mit der äußeren Metallschicht abgeschwächt und die Raffinationsfähigkeit verbessert; dabei nimmt jedoch die Schmelztemperatur wesentlich zu. Bei einem minimalen Gehalt an Kalziumoxid steigt die Adhäsion des Flußmittels mit der äußeren Metallschicht stark an und verringert sich die Raffinationsfähigkeit sowie die Schmelz-
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temperatur. Ausgehend davon ist der Varxationsberexch der Kalziumoxidmenge von 29 bis 45% gewählt.
Siliziumoxid und Boroxid fördern die Bindung und den Übergang des Eisenoxids aus dem Oxidfilm ins Flußmittel, wobei Boroxid wirksamer ist. Jedoch ist der Gehalt an Boroxid im Flußmittel auf 10-12% zu beschränken, weil bei einer Erhöhung der Boroxidmenge über diesen Wert die Korrosionsbeständigkeit des Austenitstahls infolge seiner Sättigung durch das Bor stark abnimmt. Das Boroxid bewirkt eine Verringerung der Schmelztemperatur und der Zähigkeit des Flußmittels sowie eine unbedeutende Verstärkung der Flußmitteladhäsion mit dem Metall. Durch die Einführung des Siliziumoxids in das Flußmittel wird die Zähigkeit des Flußmittels sowie die Adhäsion mit der äußeren Metallschicht stark erhöht. Deshalb ist die obere Grenze des Gehalts an Siliziumoxid in diesem Flußmittel auf 10% gesetzt.
Die Einführung von Natriumoxid in das Flußmittel bewirkt eine Verringerung der Schmelztemperatur und der Zähigkeit, wobei die Adhäsion des Flußmittels mit dem Metall vergrößert und die Aktivität gegenüber der Auskleidung stark erhöht wird. Im Gegenteil führt die Verringerung des Natriumoxidgehalts im Flußmittel zu einer Steigerung der Schmelztempera-
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tür und der Zähigkeit sowie zu einer Abnahme der Adhäsion mit der äußeren Metallschicht sowie der Aktivität gegenüber der Auskleidung. Ausgehend davon wurde die obere und die untere Grenze des Gehalts an Natriumoxid im Flußmittel zwischen 18 und 24% gewählt.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Flußmittels, welches Kalziumoxid, Natriumfluorid, Siliziumoxid, Boroxid und Natriumoxid enthält, gestattet es, ein festes Verschweißen von perlitischem und austenitischem Stahl beim Schleuderguß von Bimetallrohren mit einem Verhältnis von l/d>8:10 unter gleichzeitiger Reinigung (Raffination) dieser Stähle von den nichtmetallischen Einschlüssen zu erreichen.
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Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE —
    ZWEIBRÜCKENSTR 15
    8OOO MÜNCHEN 2
    12. Juli 1978 P 74
    PATENTANSPRUCH
    Flußmittel zum Schleuderguß von Bimetallrohren, welches Kalziumoxid, Siliziumoxid, Boroxid und Natriumoxid enthält , dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel zusätzlich Natriumfluorid enthält, wobei die Bestandteile in folgendem Verhältnis verteilt sind:
    CaO - Basismaterial
    SiO2 - 7-10 Gew.%
    B2°3 " 10~12 Ge™.% Na2O - 18-24 Gew.% NaF - 20-25 Gew.%
    809886/0709
    ORIGINAL INSPECTED
DE2830649A 1977-07-15 1978-07-12 Flußmittel zum Schleuderguß von Bimetallrohren Expired DE2830649C2 (de)

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