DE2914551A1

DE2914551A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines hohlen gussblocks aus stahl

Info

Publication number: DE2914551A1
Application number: DE19792914551
Authority: DE
Inventors: Kazuo Aso; Jun-Ichi Matsuno; Naomichi Miyai; Takesaburo Nishioka; Takemi Yamamoto
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1978-04-11
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1979-10-18
Also published as: US4278124A; IT7948669A0; FR2422459B1; FR2422459A1; DE2914551C2; GB2022479B; IT1116176B; GB2022479A

Description

PATENTANWÄLTE

A. GRUNECKER

OR.·

W. STOCKMAlR

ΟΒ,-iNG,-AeECCdUTECH)

K. SCHUMANN

DRREFl NAT DJPL-PHVS

P. H. JAKOB

G. BEZOLD

CRfIEHMAr- DCPL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMIUANSTRASSC -»3

10. April 1979 P 13 688

KAWASlEI STEEL· GOBPOSATIOIi

1-28, Kitahonmachidori 1 chome Fukiai-ku, Kobe, Hyogo, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines hohlen Gußblocks aus Stahl

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines Hohlblocks aus Gußstahl bzw. eines gegossenen
Stahl-Hohlblocks sowie auf eine dafür geeignete Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung, die das Erzeugen großer hohler Gußstahlblöcke mit guten Inneneigenschaften gestatten, so daß diese Hohlkörper als Schmiedematerial für große zylindrische Körper und dergl. verwendet werden können.

Es versteht sich, daß es zum Herstellen eines zylindrischen Schmiedewerkstücks, wie eines Druckgefäßes, gün—

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ORIGINAL INSPECTED

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stiger ist, von einem hohlen Stahlblock auszugehen, als von einem gewöhnlichen Vollblock.Bislang fehlt es jedoch noch an geeigneten Techniken zum Herstellen von Hohlblöcken, insbesondere von großdimensionierten Hohlblöcken. Zylindrische Schmiedestücke x^erden noch immer in der Regel aus gewöhnlichen Gußblöcken mit polygonaler Querschnittsgestalt durch maschinelle Bearbeitung hergestellt, nachdem die Blöcke eine komplizierte Vorbehandlung durchlaufen haben, welche das Griffschmieden (grip forging), ein Anstauchen, ein Vollblockschmieden, ein Anstauchen und Lochen, eine Locherweiterung sowie eine Behandlung mit einem Dorn umfaßt. Dieser komplizierte Herstellungsgang hat eine Verringerung des Schmiedeausbringens sowie erhöhte Heizungskosten zur Folge, was zu gesteigerten Schmiedekosten und damit zu sehr hohen Herstellungskosten führt. Demgegenüber kann bei Verwendung eines hohlen Gußblocks die maschinelle Bearbeitung unverzüglich nach einigen Herstellungsschritten, wie der Locherweiterung und der Dornbehandlung aufgenommen werden, was ein beachtlich, höheres Ausbringen sowie merkbar verminderte Schmiedekosten zur Folge hat.

Es ist bereits eine Vielzahl von Herstellungsverfahren für hohle Stahlblöcke vorgeschlagen worden, die sich auf die folgenden typischen Verfahren zurückführen lassen.

(a) In der Mitte der Gußform oder Kokille wird ein wassergekühlter Kern drehbar angeordnet und eine Stahlschmelze wird in den Bereich zwisehen der Kokille und dem Kern eingebracht. Nachdem sich eine erstarrte Stahlschient

in Anlage am Kern ausgebildet hat und hinreichend dick geworden ist, wird der Kern allmählich angehoben und herausgezogen.

(b) Im Mittelbereich einer Kokille wird ein Metallkern oder ein Formsandkern (sand-mold-core) angeordnet.

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(c) Es wird nach dem SchleuderguBverfaliren gearbeitet.

(d) Im Mittelbereich einer Kokille wird ein aus Metallplatten bestehender Kern mit kreisförmiger oder nichtrunder Querschnittsgestalt angeordnet, wobei das Innere dieses Metallplattenkerns hohl ausgebildet ist. Kühlwasser oder Kühlgas wird hineingeblasen und Stoffe, die die Strahlungshitze absorbieren, sind in dem Kern enthalten, wodurch die Erstarrungsbedingungen der Stahlschmelze gesteuert werden (veröffentlichte japanische Patentanmeldung Mr. 28 898/75)· Die komplizierte Herstellung und Anordnung dieses Kerns führt jedoch zu großen Schwierigkeiten verbunden mit ungenügender Ober— flächenqualität des erzeugten Hohlblocks. Außerdem treten im Inneren des Gußblockes als Folge unzureichender Abkühlungsbedingungen verstärkt Seigerungserscheinungen und dergl. auf. Insbesondere treten schwierige Probleme bei der Herstellung von Hohlblöcken mit Gewichten von mehr als 100 t auf, so daß zufriedenstellende Erzeugnisse bisher nicht zuverlässig erzielt werden können.

Die Erfindung verfolgt das Ziel, die oben genannten Nachteile des Standes der Technik bei der Herstellung von Hohlblöcken aus Stahl zu vermeiden und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Hohlblöcke anzugeben, welches zu Blöcken mit ausgezeichneten Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Oberfläche als auch hinsichtlich des Blockinneren, führt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zum Gießen von hohlen Stahlblöcken zu schaffen, wobei diese Vorrichtung durch ihre Konstruktion die vier im folgenden aufgeführten Anforderungen an den Kern erfüllen muß. Außerdem darf der Kern nicht durch.

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den statischem Druck der in die Gießform eingebrachten Stahlschmelze beschädigt werden und muß der Kern während der Herstellung der Hohlblöcke ausreichend gekühlt werden können.

(a) Die Kerne müssen sich leicht herstellen, und einbauen lassen.

(b) Die Kerne müssen rasch und leicht steuerbar gekühlt werden können.

(c) Uach dem Erstarren des Stahlblockes· muß sich der Kern leicht herausziehen lassen.

(d) Im Inneren des Stahlblocks dürfen wegen der Erstarrung und der Schrumpfbeanspruchungen keine Hisse hervorgerufen werden und die Konstruktion des Kerns muß gewährleisten, daß ein Stahlblock mit ausgezeichneter Oberflächenqualität erzeugt wird.

Das schwierigste Problem beim Herstellen von gegossenen Hohlblöcken liegt in der Konstruktion der Gießform oder Kokille und insbesondere in der Konstruktion des Kerns. Das Studium der Kokillenprobleme unter Einschluß des Kerns, welches die Erfinder vorgenommen haben, hat zu dem Ergebnis geführt, daß die vorstehenden vier Punkte von besonderer Bedeutung sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich das Herstellen zufriedenstellender gegossener Hohlblöcke durch ein geeignetes Verfahren zu ermöglichen und eine dafür geeignete Vorrichtung anzugeben, wird bei einem Verfahren, bei welchem ein zylindrischer Kern in dem Mittelbereich einer auf einem Gießgespann ruhenden Gießform angeordnet und schmelzflüssiger Stahl in steigendem Guß

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abgegossen wird, dadurch gelöst, daß in dem Kern ein zylindrisches Feuerfestteil aus einem körnigen Feuer— festmaterial sowie die äußeren und Inneren Oberflächen des zylindrischen Feuerfestteils bedeckende Stahlrohre vorgesehen werden, wobei die Innenoberfläche des Kerns mittels eines Gasstromes gekühlt wird und die Erstarrungs-Schlussposition .. der Stahlschmelze auf einen Abstand von 20 bis 50 % der Wanddieke des Stahlblocks von der Seite des Kerns aus begrenzt wird. Hinsichtlich der Vorrichtung schlägt die Erfindung einen Gießapparat zum Herstellen von hohlen Stahlblöcken vor, der eine auf einem Gießgespann angeordnete Gießform aufweist, *;obei ein zylindrischer Kern im Mittelabschnitt der Gießform angeordnet ist und Gießöffnungen im Gießgespann vorgesehen sind, um Zwxschenbereichen zwischen der Innenwand der Gießform und dem Kern schmelzflüssiges Material zuzuführen. Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß aus durch ein erstes Stahlrohr, welches im Mittelabschnitt der Gießform angeordnet ist, durch ein zweites Stahlrohr, welches im Inneren des ersten Stahlrohres konzentrisch zu diesem angeordnet ist, durch einen aus einem körnigen Feuerfestmaterial gebildeten Kern, wobei dieses Feuerfestmaterial in einen Raum zwischen dem ersten und zweiten Stahlrohr eingefüllt ist, durch ein drittes Stahlrohr, welches im Inneren des zweiten Stahlrohrs konzentrisch zu demselben angeordnet ist, und durch einen Gasströmungspfad zum Kühlen des Kerns, der von oben nach unten durch das dritte Stahlrohr verläuft und dann im Inneren des zweiten Stahlrohrs nach oben strömt,

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausfuhr ungsb ei spiel es anhand der Zeichnung, wobei sich versteht, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene und

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dargestellte Ausführungsbeispiel "beschränkt ist- In der Zeichnung zeigt;

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Gießvorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Detail-Längsschnitt durch, die Vorrichtung, wobei der Kern und sein Kühlgas-Strömungspfad dargestellt sind,

Fig. 3 einen Detail-Querschnitt durch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung, wobei radiale VerStärkungsrippen im Kern-Kühlgasströiaungspfad vorgesehen sind,

Fig. 4- eine schematische Darstellung zur Erläuterung

der Berechnung der Formel, die die Beziehung zwischen dem endgültigen Erstarrungsgebiet der in die Vorrichtung eingebrachten Stahlschmelze und der Dicke des Kerns erläutert,

Fig. 5 eine Darstellung einer beispielhaften Beziehung zwischen der Erstarrungs-Schlussposition χ = d / T des Stahls in der Gießform und dem Fehlerindex F der hergestellten Hohlblöcke,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Durchmesser des

'Stahlblocks, der die Schluss-Erstarrungsposition eines 20 t-Hohlblocks und die Steigerungsaus— bildung gemäß C in Beispiel i zeigt, und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch den Durehmesser eines 4-5 t-Stahlblocks sowie die Seigerung gemäß C in Beispiel 2.

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Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von gegossenen Hohlblöcken sowie eine zum Ausführen dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung nach der Erfindung näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Vorrichtung

zum.Herstellen von gegossenen Hohlblöcken. Diese Vorrichtung umfaßt eine auf einem Gießgespann i ruhende Gießform oder Kokille 2, einen im Mittelbereich der Kokille 2 angeordneten Kern 3 sowie Gießöffnungen 14-, die das Gießgespann 1 durchsetzen, um eine Stahlschmelze 9 in die Zwischenbereiche zwischen der Kokille 2 und dem. Kern 3 zuzuführen. Der Kern 3 und ein Gasströmungspfad 4- zum Kühlen des Kerns sind am oberen Ende der Kokille 2 mit Hilfe einer Halterung 5 befestigt, um nicht von der Schmelze angehoben zu werden.

Der Kern 3 umfaßt ein erstes Stahlrohr 6, welches im' Mittelabschnitt, d.h. in der senkrechten Achse der Gießform 2 angeordnet ist. Ein zweites Stahlrohr 7 ist innerhalb des ersten Stahlrohrs 6 konzentrisch zu demselben angeordnet und ein körniges Feuerfestmaterial 8, wie Formsand, ist in den Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Rohr eingefüllt, während die Außenfläche des ersten Stahlrohres 6 in direktem Kontakt mit der in die Gießform 2 eingebrachten Stahlschmelze 9 ist.

Der Gasströmungspfad 4 zum Kühlen des Kerns ist im Inneren des Kerns 3 vorgesehen und benutzt die Innenoberflache des zweiten Stahlrohrs 7 sowie ein drittes Stahlrohr 10. Im einzelnen ist ein Spalt 11 zwischen dem unteren Ende des dritten Stahlrohrs 10 und dem Gießgespann 1 ausgebildet» Das Kühlgas 12 für den Kern wird von oberhalb des dritten Stahlrohrs 10 eingebracht, strömt durch das dritte Stahlrohr 10 nach unten, geht durch den Spalt 11 zwischen dem

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dritten Stahlrohr 10 und dem Gießgespann Λ und steigt sodann durch einen zx\^rischen dem zweiten Stahlrohr 7 und ' dein dritten Stahlrohr 10 ausgebildeten Raum nach oben, um nach oben abgeführt zu werden. Auf diese Weise wird der Gasströmungspfad 4 zum Kühlen des Inneren des ersten Stahlrohres 6 gebildet.

Im folgenden sind die Probleme zusammengestellt, die beim Erzeugen von gegossenen Hohlblöcken mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung gelöst werden müssen.

(a) Die Dicke des ersten Stahlrohrs

(b) Die Konstruktion des zweiten Stahlrohrs

(c) Typ und Struktur des für den Kern verwendeten Feuerfestmaterials

(d) Kühlungseinrichtungen für den Kern

(e) Die Beziehung zwischen der Dicke des für den Kern verwendeten Feuerfestmaterials und der Erstarrungsposition der Stahlschmelze.

Die Lösung der oben genannten Probleme ergibt sich aus der folgenden Beschreibung.

(a) Die Dicke des ersten Stahlrohres:

Da das als Kern 3 benutzte erste Stahlrohr 6 in direktem Kontakt mit der in die Kokille 2 eingebrachten Stahlschmelze steht, muß sie gegen SchmelζVerluste beständig sein.. Demzufolge ist es vorteilhaft, ein kohlenstoff-· armes Stahlrohr mit einem Schmelzpunkt zu benutzen., der oberhalb der Temperatur der zu vergießenden Stahlschmelze 9 liegt. Außerdem muß das erste Stahlrohr 6 aus der Oberfläche des hergestellten hohlen Gußblocks entfernt werden, wenn das Material während des Schmiedens fünf bis zehn Stunden lang erwärmt wird. Die Beständigkeit gegen Schmelz Verluste muß wie oben definiert

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sein und daraus ergibt sich für das erste Stahlrohr 6 eine Dicke von 5 "bis 20, vorzugsweise von 8 bis 10 mm.

(b) Konstruktion des zweiten Stahlrohrs:

Im Hinblick auf die durch das Kühlgas erzielte Kühlwirkung ist für das zweite Stahlrohr 7 - eine möglichst geringe Dicke anzustreben. Andererseits muß das Rohr jedoch über eine ausreichende mechanische Festigkeit verfügen, um dem statischen Druck der Schmelze 9 gewachsen zu sein und einem Zusammenbruch des Kerns vorzubeugen. Aus diesem Grunde ist es insbesondere bei einer Gießvorrichtung zum Herstellen von großen gegossenen Hohlblöcken vorteilhaft, eine Vielzahl von Verstärkungsrippen 15 zwischen dem zweiten Stahlrohr 7 und dem dritten Stahlrohr 10 in radialer Richtung vorzusehen, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Anzahl der Verstärkungsrippen hängt von der Dicke des zweiten Stahlrohres 7 ab und wenigstens vier bis sechs Verstärkungsrippen sollten vorgesehen werden, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Verstärkungsrippen 15 brauchen lediglich das zweite Stahlrohr 7 und das dritte Stahlrohr 10 in radialer Richtung zu halten und deshalb brauchen diese Yer— Stärkungsrippen nicht durch Schweißen oder derglbefestigt zu werden.

Von den Erfindern durchgeführte Versuche haben erbracht, daß die obere Temperaturgrenze für das zweite Stahlrohr bei der Herstellung des gegossenen Hohlblockes bei 780⁰C liegt. Deshalb ist unter Zugrundelegung einer Maximaltemperatur von 800⁰C die erforderliche Dicke des zweiten Stahlrohres 7* um dem statischen Druck der Stahlschmelze gewachsen zu sein,

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berechnet; worden. Als Ergebnis wurde gefunden, daß zum Erzielen der Dicke des zweiten Stahlrohres die folgenden Formeln (1) und (2) im Hinblick auf die Knickfestigkeit und die folgende Formel (3) im Hinblick auf die Kompressionsfestigkeit erfüllt werden sollten.

t έ 0,030 CH/(n²-1)J ^V5 χ Ε (1)

wobei gilt η = 2 j

t = 0,020K¹/⁵ χ Ε (2)

wobei gilt η = Λ

t ~ 0,004-7HE (3)

worin t die Dicke (cm) des zweiten Stahlronres, H die Höhe (m) des Hohlblocks, η die Anzahl an Verstärkungsrippen und B den Innenradius (cm) des zweiten Stahlronres bezeichnen.

(c) Typ und Struktur des für den Kern verwendeten Feuerfestmaterials:

Das in den Saum zwischen dem ersten Stahlrohr 6 und dem zweiten Stahlrohr 7 eingefüllte Feuerfestmaterial 8 muß über ausreichend hohe· Wärmebeständigkeit verfugen und darf nicht zum Anfressen neigen, so daß das Erstarrungs— schrumpfen des Hohlblockes absorbiert werden kann und sich das zweite Stahlrohr 7 leicht nach Abschluß der Erstarrung entnehmen läßt.

Kommt es zum Anfressen, so ist es schwierig, den hohlen Stahlblock vom Kern zu trennen und kann der hohle Stahlblock nicht geschmiedet werden.

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Aus diesem Grunde werden körnige Eeuerfestmaterialien mit Wärmebeständigkeiten von 1100 C und höher, wie Zirkonsand, Quarzsand und Chromitsand, mit Hilfe eines organischen Bindemittels, wie eines Furanfaarzes oder Urethanharzes miteinander verbunden. Insbesondere nützlich ist ein Feuerfestmaterial, in welchem Zirkonsand und Chromitsand mit Hilfe eines IFuranharzes miteinander verbunden vorliegt.

Die folgende Tafel 1 zeigt die chemische Zusammensetzung sowie die Korngrößen von im Rahmen der Erfindung verwendbaren Sanden.

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Tafel 1

Feuerfestmaterial chemische Zusammensetzung (Gew.-%)

Typ SiO₀ ZrO₀ Cr₀O-, Α£_ο0, Pe₀O₇. CaO MgO TiO₀ P₀O₁- Abbrand mittlere S? ddd^d^d^ d d ? Kornfein-

g ■ heit*>

O CD O

Quarz sand	98	,3 -	0,90	0,17	0,15 0,09	10,1	-	3	-	0,03	108
Zirkon- sand	33	,6 65,8 -	0,3	0,05	-	O,	6	■ 0,01	-	111
Chromit- sand	1	,6 - 45,3	14,7	25,1	O,	-	•Mt	116

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' Der Ausdruck "mittlere Kornfeinheit¹¹ in obiger Tafel bezieht sich, auf einen Digitalwert, der die Teilchengrößenverteilung der Sandkorngruppen gemäß japanischer Industrienorm Z-2602 beschreibt.

Es ist eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung, daß das kornförmige Feuerfestmaterial, wie Quarzsand, Zirkonsand oder Chromitsand, als Feuerfestmaterial 8 des Kerns 3 und ein organisches Harz als Bindemittel, wie vorstehend beschrieben verwendet wird. Erfindungsgemäß gelangt dieser Kern nicht in direkte Berührung mit schmelzflüssigem Stahl 9, aber dieser Kern wird durch die Stahlschmelze 9 auf eine hohe Temperatur erwärmt und gänzlich durch Verwendung des organischen Bindemittels nach Einbringen der Stahlschmelze 9 ausgebrannt. Das hat zur Folge, daß keinerlei Anfressen bzw. Anbacken des kornförmigen Feuerfesttnaterials auftritt und daß sich das Entfernen des Sandes beim Herausziehen des zweiten Eohres 7 sehr leicht durchführen läßt.

(d) Einrichtungen zum Kühlen des Kerns:

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, wird der Kern 3 erfindungsgeraäß von innen her gekühlt. Der Zweck der Kernkühlung umfaßt das Beschränken der Schluss-Erstarrungsposition der Stahlschmelze auf einen Abstand von 20 bis 50 % der Wanddicke des Stahlblockes von der dem Kern 3 zugewandten Seite, wodurch das zweite Stahlrohr 7 vor dem Heißwerden, einer Festigkeitsverminderung und einer schließlichen Deformierung durch die beim Abgießen des Stahlblocks auftretende Wärme verhindert wird. Außerdem wird durch das Kühlen ein Sintern des Feuerfestmaterials verhindert und dafür Sorge getragen, daß lediglich eine gemilderte Strahlungswärme aus dem Inneren des Blocks auf das Innere des Kerns einwirkt.

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Zum Kühlen kann von der natürlichen Konvektion, einer Sprühkühlung, einer Gaskühlung und dergl. Gebrauch gemacht werden, und vorzugsweise wird ein solches Kühlen gewählt, bei welchem der Wärmeübergangskoeffizient über einen breiten Bereich wählbar ist. Industriell leicht verarbeitbare Kühlmittel, wie Luft oder gasförmiger Stickstoff werden bevorzugt verwendet. Liegt der Durchsatz des Kühlungsgases innerhalb eines Bereiches von 0,5 "bis 5 m/sec, vorzugsweise zwischen. 0,8 und 2 m/sec, so kann die Temperatur des zweiten Stahlrohres 7 unterhalb einer Maximaltemperatur von etwa 780⁰C gehalten werden, so daß eine zu starke Schwächung des Materials durch thermische Beaufschlagung vermieden wird.

Als Ergebnis einer Wärmeübergangsberechnung wurde außerdem gefunden, daß zur Verhinderung einer Temperatursteigerung des Kühlgases 12 in seinem Strömungspfad 4-die Querschnittsfläche S des Strömungspfades 4- der folgenden Gleichung (4) genügen sollte.

S > 5,9 HR (4)

worin S die Querschnittsfläche (cm ) des Kühlgasströmung spfades bezeichnet und · . · H für die Höhe (m) des Hohlblocks und R für den Innenradius (cm) des zweiten Stahlrohres steht.

(e) Die Beziehung zwischen der Dicke des für den Kern verwendeten Peuerfestmaterials und der Erstarrungsposition der Stahlschmelze:

Die Dicke des kornförmigen Peuerfestmaterials 8, welches in den Baum zwisehen dem ersten Stahlrohr 6 und dem zweiten Stahlrohr 7 eingefüllt ist, wird wie folgt· in

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Abhängigkeit von drei Bedingungen bestimmt, welche die Qualität des Eeuerfestmaterials, die Art und Weise der Kühlung des zweiten Stahlrohrs 7 und die Erstarrungsposition des Stahlblockes umfaßen.

Fig. 4- zeigt einen Teilquer schnitt, der die Beziehung zwischen der Kokille und der Gießform 2 und dem Feuerfestmaterial 8 des Kerns sowie der Erstarrungspositxon der Stahlschmelze 9 während der Herstellung des gegossenen Hohlblocks erläutert. Vird die Dicke der Metallschmelze 9 als T bezeichnet, die Dicke des 2?euerfestmaterials 8 als D bezeichnet, der Innenradius des Hohlblocks mit E bezeichnet und die Erstarrungspositxon der Schmelze in einem Abstand d vom Kern als d = xT bezeichnet, so ergibt sich, daß die Erstarrungspositxon um (1 - x)T von der Innenwand der Kokille 2 entfernt verläuft.

Die Beziehung zwischen der Dicke D des Feuerfest materials und der Erstarrungspositxon des geschmolzenen Stahls läßt sich wie folgt durch Berechnung des Wärmeübergangs im !Falle der Erstarrung erzielen, wobei die Temperatur der Metallschmelze 1500⁰C und die des Kühlgases 20° C beträgt.

_ _± x(2+ax> ^

In vorstehender Gleichung (5) bezeichnet a den Quotienten T/E, steht oC- für den Wärmeübergangskoeffizienten und k für die Wärmeleitfähigkeit. I¹Ur die Werte vonoi- und k gilt folgendes:

ot: 100 bis 1500 kcal/m²-h-°C bei Gaskühlung k: 0,3 für Chromitsand; 0,26 für Zirkonsand und 0,20 für Quarzsand.

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Die Erfinder erzeugten gegossene Hohlblöcke mit Erstarrungspositionen von χ = 0,05 "bis 0,5 zuletzt durch. Veränderung der Abkühlgeschwindigkeit an der Kernsexte. Sie verwendeten gegossene Hohlblöcke mit unterschiedlichen Gestaltungen, unterzogen diese Blöcke einem Schmieden von der Innenseite und Außenseite her und führten anschließend einen Gußfehler-Aufspürtest mit Hilfe von Farbstoffen an den Hohlblöcken durch. Fig. 5 zeigt die Ergebnisse dieser Untersuchung. In Fig. 5 bezeichnet der Fehlerindex F die Größe des Fehlers, wobei bemerkt sei, daß Ergebnisse mit F-Werten von mehr als 3 unbrauchbar sind. Wie sich aus Fig. 5 ergibt, sind unabhängig von der Gestalt des Hohlblocks alle erzeugten Hohlblöcke unbrauchbar, bei denen die Schlußerstarrungsposxtxon nicht 20 oder mehr %, bezogen auf die Dicke T des Stahlblockes, von der Kernseite entfernt sind. Insbesondere dann, wenn die Kühlung an der Innenoberfläche des Kerns 3 unbefriedigend ist und die Schlußerstarrungsposxtxon von der Kernseite nicht um einen Abstand von dem 0,2-fachen der Wanddicke T des Stahlblockes entfernt ist, besteht eine große Gefahr, daß Fehler auftreten, wenn die Innenoberfläche des hergestellten Hohlblocks einer Finishbehandlung unterzogen wird. Je weiter jedoch sich die Schlußerstarrungsposition der Mitte der Wanddicke T des Hohlblockes nähert, d.h. je näher diese Position dem Wert χ = 0,5 kommt, desto geringer ist die erforderliche Zwangskühlung..

Demzufolge wird erfindungsgemäß festgelegt, daß die Schlußerstarrungsposxtxon (finally solidifying position) durch die folgende Gleichung 0,2 < χ < 0,5 bestimmt sein soll. Wird diese Begrenzung in die Formel (5) eingesetzt und wird für die oberen und unteren Grenzen des Wärmeübergangskoeffizienten οι· bei Gaskühlung gesetzt 100 < C6 (kcal/m²^h-⁰C) 1 1500, so lassen sich die oberen

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und unteren Grenzen für die Dicke D des für den Kern zu verwendenden Feuerfestmaterials 8 wie folgt "berechnen:

(a) ist der Innenradius R des Stahlblockes kleiner als 0,5 m, so gilt

^ L2+0,5a 100/ == 12+0,2a 1500

(b) 0,5 < R^1,0

\2+0,

(c) 1,0 < ß < 2,0

^ " Ööj ^Dk 2a

Es ist bereits erwähnt worden, daß die Wärmeleitfähigkeit k (kcal/m·η·°0), die durch die obenstehende Formel erhältlich ist, in Abhängigkeit von der Art des benutzten 3?euerfestmaterials schwankt. Für die im Rahmen der Erfindung zu verwendenden Feuerfestmaterialien gelten Wämneleitfähigkeiten von 0,20 für Qu ar ζ sand, von 0,26 für Zirkonsand und von 0,30 für Chromitsand. . -

Die Erfinder benutzten zur Herstellung von gegossenen Hohlblöcken mit unterschiedlichem Innendurchmesser E Kerne 3 mit einer gemäß den vorstehenden Gleichungen (6)_r (7) und (8) berechneten Dicke des Feuerfestmaterials 8. Sie führten unter Gaskühlung geschmolzenen Stahl zu, schnitten den Hohlblock nach dem Abkühlen auf und bestimmten die Schlußerstarrungsposition durch Atzen. Die Ergebnisse zeigten eine zufriedenstellende "Übereinstimmung mit den Berechnungen, was die Gültigkeit und Zuverlässigkeit des Berechnungsweges unter Beweis stellte.

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-«aalst die Dicke (D) des Feuerfestmaterials entsprechend dem vorstellenden gewählt, so ist es möglich, die Schlußerstarrungsposition des Stahlblockes zu bestimmen, die von der Kernseite in einem Abstand von 20 bis 50 % dei* Wanddicke (T) des Stahlblockes entfernt ist- Um diese Schlußerstarrungsposition tief im Material verlaufen zu lassen, ist es erforderlich, die Wanddicke (T) des Stahlblockes so dünn wie möglich zu machen. Aus praktischen Gründen sollte die Dicke jedoch wenigstens 20 mm betragen, da die Feuerfestschicht keinesfalls zu dünn dimensioniert werden darf. Ist die zwischen den Rohren 6 und 7 angeordnete Schicht aus Feuerfestmaterial zu dünn, so sintert das Feuerfestmaterial zusammen mit dem Ergebnis, daß sich der Kern nach der Erstarrung des Blockes nur mit Mühe entfernen läßt. Außerdem führt ein solches Zusammensintern des Feuerfestmaterials zu Schwierigkeiten bein Schrumpfen, da die Schrumpf spannungen nicht aufgenommen werden können und somit Eis se herbeigeführt werden. Anhand von Versuchsergebnissen und Schlüssen aus den Gleichungen (6), (7) und (8) wird 100 mm als die maximale Dicke des Feuerfestmaterials festgesetzt. Demzufolge ist ein Bereich von 20 bis 100 mm bevorzugt für die Dicke des Kernmaterials bei gewöhnlichen hohlen Stahlblöcken.

Beispiel 1

Aus einem Chrom-Molybdän-Stahl mit 0,08 % Kohlenstoff, 0,06 % Silicium, 0,38 % Mangen, 2,05 % Chrom, 0,96 % Molybdän, 0,011 % Phosphor und 0,004 % Schwefel wurde ein 20 t schwerer Hohlblock auf erfindungsgemäße Weise hergestellt.

Die Gießvorrichtung besaß die folgenden Hauptdaten:

Außendurchmesser des ersten Kernrohres 6 ... 500 mm

Außendurchmesser des zweiten Kernrohres 7 · · - 440 mm

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Dicke (t) des zweiten Eernrohres 7 ··» 10 mm

Höhe (H) des Hohlblocks 1530 mm

Höhe der Gießform ...1800 mm

Innendurchmesser des unteren Gießformendes ...14-17 πκπ

Innendurchmesser des oberen Gießformmndes ...1600 mm

Anzahl (n) der Verstärkungsrippen ' ... 1

Dicke (D) des im Kern verwendeten Feuerfest-

materials · .... 20 mm

Unter Verwendung einer Gießvorrichtung mit den vorstehenden Daten und. einem feuerfesten Kernmaterial in Eorm von Chromitsand mit Furanharz als Bindemittel wurde eine Stahlschmelze in steigendem Guß zugeführt und wurde Kühlluft zur Kühlung des Kerns mit einem Durchfluß von 4- m/sec. (Strömungsgeschwindigkeit des Kühlgases) benutzt. Die Gießtemperatur der Stahlschmelze betrug 1595°C und die "benötigte Gießdauer belief sich auf 9 Minuten. . .

Der auf erfindungsgemäße Weise hergestellte 20 t-Hohlblock wurde längs einer durch den Durchmesser dieses Stahlblocks hindurchgehenden Ebene aufgeschnitten und die Kohlenstoffseigerung, die Schlußerstarrungsposition der Stahlschmelze und das Stahlgefüge in der Umgebung der Schlußerstarrungsposition wurden untersucht.

Wie in Jig. 6 dargestellt, belief sich die Kohlenstoff'-seigerung im Querschnitt des Hohlblocks auf maximal etwa 20 %, selbst in unmittelbarer Nähe des oberen Blockendes, und dieser Wert ist deutlich niedriger als die maximale Kohlenstoffseigerung eines Vollblockes mit gleichem Gewicht, wodurch die ausgezeichnete innere Qualität des erfindungsgemäß hergestellten Blockes deutlich wird.

Außerdem zeigt IPig. 6 daß die Schlußerstarrungsposition der Stahlschmelze im wesentlichen in der Mittelebene des Stahlblockes, d.h. etwa gleich χ = 0,5 gemäß Fig. 4- ver-

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läuft. Diese Position oder Grenze verläuft somit im wesentlichen auf 50 % der Wanddicke T des Stahlblocks, gemessen von der kernseitigen Seite.

Außerdem treten in den erfindungsgemäß hergestellten Hohlblöcken niemals poröse Abschnitte auf, was bei herkömmlichen Yollblöcken häufig im Bereich der Schlußerstarrungspositionen als Folge der hohen Erstarrungsgeschwindigkeit und hohen Konzentration an gelösten Stoffen auftritt, woraus deutlich wird, daß das erfindungs gemäße Verfahren zu durch und durch gesunden Stahlblöcken führt.

Beispiel 2

Aus einem Chrom-Molybdän-Stahl mit 0,12 % Kohlenstoff, 0,07 % Silicium, 0,45 % Mangen, 5,02 % Chrom, 0,59 % Molybdän, 0,011 % Fnosphor und 0,005 % Schwefel wurde ein 45 t schwerer Hohlblock auf effindungsgemäße Weise hergestellt.

Die Hauptdimensionen der Gießvorrichtung waren "wie folgt:

Außendurchmesser des ersten Kernrohres 6 ... 700 mm

Außendurchmesser des zweiten Kernrohres 7 - · · 600 mm

Dicke (t) des zweiten Kernrohres 7 ... 10 mm

Höhe (H) des Hohlblocks ...2320 mm

Höhe der Gießform ...2718 mm

Innendurchmesser des unteren Gießformendes ...I7O6 mm

Innendurchmesser des oberen Gießforraendes -..1995 mm

Anzahl (n) an Verstärkungsrippen ... 4

Dicke (D) des im Kern verwendeten Peuerfest-

materials ... 40 mm

Unter Verwendung der Gießvorrichtung mit den obenstehenden Daten und eines aus Chromitsand mit Urethanharz als Bindemittel bestehenden feuerfesten Kemmaterials wurde .

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eine Stahlschmelze abgegossen, wobei gasförmiger Stickstoff als Kühlmittel für den Kern mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2 m/sec. benutzt wurde. Die Gießtemperatur der Stahlschmelze betrug 1595°C und die erforderte Gießzeit belief sich auf 14-,5 Minuten.

Der derart auf erfindungsgemäße Weise hergestellte 4-5 t-Hohlblock wurde längs der durch den Blockdurch— messer verlaufenden Ebene aufgeschnitten und hinsichtlich Kohlenstoff seigerung, Schlußerstarrungsposition der Stahlschmelze und Gefügeausbildung im Bereich der Schlußerstarrungsposition untersucht.

Hinsichtlich der festgestellten Kohlenstoffseigerung im Querschnitt des Hohlblockes zeigte sich gemäß Fig. 7 eine maximale Seigerung von etwa 20 % selbst unmittelbar im oberen Blockende, was die ausgezeichnete Innenqualität des Hohlblockes beweist.

Außerdem geht aus Fig. 7 hervor, daß die Schlußerstarrüngsposition der Schmelze in etwa gemäß χ = 0,4-5 gemäß Fig. 4-verläuft, was bedeutet, daß diese Position oder Grenze im wesentlichen entlang 4-5 % der Wanddicke T des Stahl— blockes, gemessen von der kernse-itigen Blockseite, verläuft .

Außerdem zeigten sich nur kleine poröse Stellen in der Nähe der Schlußerstarrungsposition, was deutlich machte, daß ein durch und durch gesunder Hohlblock erzeugt worden war.

Beispiel 3

Aus einem niedriglegierten Stahl mit 0,2 % Kohlenstoff, 0,35 % Silicium, 1,40 % Mangan, 0,75 % Nickel, 0,11 % Chrom, 0,54- % Molybdän, 0,008 % Phosphor und 0,002 %

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Schwefel wurde ein 200 t schwerer Hohlblock auf erfindungsgemäße ¥eise hergestellt.

Die Hauptdimensionen der Gießvorrichtung waren wie folgt:

Außendurchmesser des ersten Kernrohres 6 ...1000 mm

Außendurchmesser des zweiten Kennrohr ;s 7 · - · 800 mm

Dicke (t) des zweiten Kernrohres 7 ... 20 mm

Höhe (H) des Hohlblockes ...294-2 mm

Innendurchmesser des unteren Gießforraendes ...3IOO mm

Innendurchmesser des oberen Gießformendes ...3500 mm

Anzahl (n) an Verstärkungsrippen ... 8

Dicke (D) des für den Kern benutzten !"euerfest-

materials ... 80 mm

Unter Verwendung der Gießvorrichtung mit den oben genannten Daten sowie eines feuerfesten Kernmaterials aus Quarzsand mit Furanharz als Bindemittel wurde ein Block unter Verwendung von gasförmigem Stickstoff als Kühlmittel für den Kern ein Block abgegossen, wobei das Stockstoff gas mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 0,8 m/sec. benutzt wurde. Die Gießtemperatur der Stahlschmelze belief sich auf 1595 C und die benötigte Gießdauer betrug 35 Minuten.

Der derart auf erfindungsgemäße Weise hergestellte 200 t-Hohlblock wurde zerteilt und die Kohlenstoffseigerung, die Schlußerstarrungsposition der Stahlschmelze und das Stahlgefüge in der Nähe der Schlußerstarrungsposition wurden untersucht.

Die ermittelte Kohlenstoffseigerung im Querschnitt des Hohlblockes belief sich auf maximal etwa 30 % unmittelbar im oberen Blockende. Im Gegensatz zur Neigung bei herkömmlichen Vollblöcken, mit steigenden Blockgewichten stärkere Seigerungen zu bilden, wurden beim erfindungs-

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gemäß hergestellten Hohlblock trotz seines Gewichtes von t deutlich niedrigere Seigerungen als 40 bis 42 %, was für herkömmliche Vollblöcke typisch ist, festgestellt. Es lassen sich somit mit Hilfe der Erfindung selbst hohe Blockgewichte mit nur geringen Seigerungsneigungen erzielen.

Außerdem erbrachten die Untersuchungen, daß die Schluß— erstarrungsposition der Stahlschmelze bei etwa χ = 0,35 verläuft, was bedeutet, daß diese Position oder Grenze im wesentlichen bei 35 % der Wanddicke T des Stahlblockes, gemessen von der Kernseite des Blockes aus, verläuft.

(a) Die Schlußerstarrungsposition der auf erfindungsgemäße Veise hergestellten gegossenen Hohlblöcke ist auf eine Stellung entsprechend dem 0,2- bis 0,5-fachen" der Wanddicke T des Stahlblockes entfernt von der Seitenoberfläche des Kerns festgelegt, wodurch es möglich ist, Hohlblöcke mit durch und durch gesundem Inneren sowie ausgezeichneten Oberflächeneigenschaften zu erzielen.

(b) Die geeignete Dicke des Kerns läßt sich mühelos in Abhängigkeit von den Gestaltungen und Abmessungen der zu erzeugenden Hohlblöcke berechnen, so daß sich die Art des zu verwendenden Ifeuerfestmaterials sowie die geeignete Ausbildung des Kerns leicht vornehmen lassen.

(c) Die Kerne lassen sich nach dem Erstarren des Stahl— blocks leicht entfernen. Die Innenoberfläche des Stahlblocks ist sauber, weil die Innenflächen des Kerns von den Stahlröhren bedeckt sind und die verbleibenden Stahlrohre lassen sich leicht durch Erhitzen als Zunder entfernen, bevor der Hohlblock aus— geschmiedet wird.

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(d) Nach der Erfindung werden Luft oder andere Inertgase zum Kühlen der Innenfläche des Kerns verwendet und demzufolge erfolgt die Zufuhr an schmelzflüssiger Speise viel sicherer als bei anderen Verfahren, bei welchen das Kühlen und die Kühlwirkung vergleichsweise sehr intensiv sind.

Außerdem hat sich herausgestellt, daß im Vergleich zwischen den erfindungsgemäß hergestellten HoJhlblöcken und den herkömmlicherweise hergestellten Volltolöcken die Materialkosten, die Erwärmungskosten und die Schmiedekosten viel günstiger liegen, wie in .der nachfolgenden Tafel 2 zusammengestellt, wobei hinsichtlich Gestalt und Gewicht übereinstimmende Schmiedestücke zugrunde gelegt worden sind.

Tafel 2

	Vollblock	Hohlblock
Materialkosten	100
Erwärmungskosten	100	5O
Schmiedekosten	100	70

In der folgenden Tafel 3 sind einander Werte für einen Vollblock sowie für den erfindungsgeinäß hergestellten Hohlblock gegenübergestellt, die sich auf das erforderliche Blockgewicht sowie auf die erforderliche Erstarrungszeit für Schmiedestücke mit übereinstimmenden Gewichten beziehen.

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	Hj	Φ
	H·
	P	03
	P-	C
	C	ω
	P
	OT	Pj
		φ
	Φ	P
	Ρ*	(^
		05
	CC3	H,
	4	Φ
	O	H
	&D	P
	Φ
	4	ΓΟ
	Ct
. CD	Φ	P
O	O
CO		VM
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-P-	ω ο	P¹ Φ
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	et	S
	χ	UJi
		Ct
	Η·
	CQ	P"
	σ¹	H
	Φ	H₃
	CQ	Φ
	O
	P	P.
	Ρ·	φ
	Φ	4

Tafel 3

Schmiede	benötigtes	Blockgewicht (t)	Erstarrungsdauer	d. Blocks (h)
gewicht (t)	Vollblock	Hohlblock	Vollblock	Hohlblock
15 .	25	20	7 ,	3
35	60		10	3,5
70	120	90	14	8
110	175	:. 140	23	10

Γ '

to

CD

-ΤΟΠ ■OTT

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bei der Herstellung von schweren Schmiedestücken erreichbar.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die beschriebenen ausführungsbeispiele beschränkt ist, da diese lediglich zur Erläuterung des Erf indungs gedankens dienen. Innerhalb des Erf indungs gedankens sind dem Fachmann mannigfaltige Varianten möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen gegossener Hohlblöcke ist wie folgt -konstruiert: Wenigstens drei konzentrische Rohre sind im Bereich der Längsachse einer gewöhnlichen Gießform oder Kokille für einen Stahlblock angeordnet. Ein Kern ist dadurch gebildet, daß ein Raum zwischen dem ersten, äußersten Rohr mit dem größten Durchmesser und dem zweiten Rohr, welches innerhalb des ersten Rohres angeordnet ist, mit einem körnigen Feuerfestmaterial, wie Zirkonsand, Chromitsand oder Quarz sand mit einem als Bindemittel dienenden organischen Harz ausgefüllt ist. Ein Doppelrohr ist innerhalb dieses Kerns angeordnet und bildet einen Gas strömung spf ad zum Kühlen des Kerns. Gieß— öffnungen -sind im Gießgespann ausgebildet, um eine Stahlschmelze in den Zwischenbereich zwischen der inneren Wand der Gießform und dem Kern eintreten zu lassen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Hohlblockes unter Verwendung der erfindungsgemäßen Gießvorrichtung enthält die folgenden Schritte: Kühlgas wird von oben in das dritte, zuinnerst angeordnete Rohr mit dem geringsten Durchmesser eingeblasen', worauf das Eohr durch das zweite Rohr von unten nach oben aufsteigt und nach oben abgeführt wird. Die in die Gießform eingebrachte Stahlschmelze wird gekühlt und in Kontakt mit der Außenoberfläche des ersten Rohres gebracht, indem der Kern durch die Innenwandung des zweiten Rohres gefüllt wird. Die Abkühlbedingungen des Kerns werden gesteuert, wie über die Dicke des ringförmig im Kern angeordneten Feuer—

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festmaterials, die Querschnittsfläche des Kühlgasströmungspfa-des und die Dicke des zweiten Rohres, so daß die Schlußerstarrungsposition der Stahlschmelze in einer Position verläuft, welche von der Kernseite in einem Abstand verläuft, welcher 20 bis 50 % der Wanddicke des herzustellenden Hohlblockes beträgt.

Unter der Schlußerstarrungsposition oder vielleicht besser "Erstarrungs-Schlußposition" ist im Rahmen der Erfindung die Position zu verstehen, in welcher das · Erstarren der Stahlschmelze in der Kokille während des Gießens vollständig abgeschlossen ist. Beim üblichen Vollblock hat diese Position die Gestalt einer hypothetischen Ebene, die in etwa durch die Mitte (Längsachse) der Gießform verläuft.

Beim erfindungsgemäß hergestellten Hohlblock hingegen, der eine Wanddicke T besitzt, hat die Erstarrungs-Schlußposition die Gestalt eines hypothetischen Zylinders, der in einem Abstand von 0,2 bis 0,5 x T₅ gemessen von der Außenoberfläche des Kerns, durch die Wanddicke verläuft.

Die in die Gießform abgegossene Stahlschmelze beginnt dort zu erstarren, wo sie in Berührung steht mit der Innenober— fläche des Kerns, der oberen Oberfläche des Gießgespanns und der Außenoberfläche des Kerns. Der Erstarrungsvorgang verläuft von Außen nach innen in Richtung auf die Mitte der Wanddicke. Bestehen die Gießform und das Gießgespann aus Gußeisen mit beträchtlichen Dickenabmessungen, so ist die Erstarrungsgeschwindigkeit der den Kern kontaktierenden Schmelze am niedrigsten. Aus diesem Grunde wird beim "Verfahren nach der Erfindung der Kern zwangsgekühlt, um die Erstarrungsgeschwindigkeit in demjenigen Bereich der Schmelze zu erhöhen, welcher den Kern kontaktiert. Dabei erfolgt die

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Zwangskühlung so, daß die Erstarrungs-Schlußposition in einem Abstand von 0,2 bis 0,5 x T, gemessen von der Außenoberflache des Kerns, verläuft. Ohne diese Kühlungsmaßnahmen im Kern würde die Erstarrungs-Schlußposition nicht zwischen 0,2 und 0,5 x T verlaufen, sondern in einem Bereich der von der Kern-Außenseite weniger weit entfernt ist als 0,2x1, Ein derartiger Verlauf der Erstarrungs-Schlußposition hätte jedoch eine Beeintrachtxgung der Qualität des hergestellten HohlblQckes zur Folge.

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-Λ3-

L e e r s ei-t e

Claims

MAXIMILIANSTRASSE ■-tp. April 1979 P 13 688 KAWASlEI STEEL· COEPOBATIOIf 1-28, Kitahonmachidori 1 chome, Fukai-ku, Kobe, Hyogo, Japan Patentansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines gegossenen Hohlblocks aus Stahl, bei welchem ein zylindrischer Kern im Zentralbereich einer auf einem Gießgespann angeordneten Gießform angeordnet und eine Schmelze im steigenden Guß abgegossen wird, dadurch gekennzeichnet , daß der verwendete Kern eine Kombination aus einem zylindrischen oder ringförmigen Feuerfestmaterial aus einem gebundenen körnigen Feuerfestmaterial und Stahlrohren aufweist, welche die Innen- und Anßenoberflachen des ringförmigen oder zylindrischen !Feuerf estmaterials bedecken, daß die Innenoberfläche des Kerns mit Hilfe einer Gasströmung gekühlt wird und daß die Kühlbedingun— gen so gewählt werden, daß die Schlußerstarrungsposition des geschmolzenen Stahls in einer Position verläuft, welche von dem Kern in einem Abstand verläuft, der 20 bis 50 % der Wanddicke des Stahlblockes ausmacht.

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TELEFON (ΟΘΘ> 2038 82 TELEX ΟΕ-2Θ38Ο TELEQRAMMe MONAPAT

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet j daß die Dicke des ringförmigen oder zylindrischen Feuerfestmaterials so gewählt wird, daß die folgenden Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt werden, vrobei

(a) gilt, wenn der Innenradius (E) des StaüTblockes kleiner als 0,5 m ist:

l2+O,5a ^TÖÜj = = Z2+0,2a I50QJ

(b) gilt wenn der Innenradius (E) des Stahlblockes 0,5 bis 1,0 m beträgt:

^12+0,5a 100 J =^ΰ=^ 12+0,2a 1500i

(c) bei einem Innenradius (R) von 1,0 bis 2,0 m gilt

ν Γ Q,26a _ _±_l _<D„ C 0,84a 1__7

^K 12+0,5a 1005 = = \2+0,2a I5OO J

wobei in den Gleichungen (1), (2) und (3) T die ¥anddicke (m) des Stahlblockes, D die Dicke (m) des Feuerfestinaterials, a den Quotienten T/E und lc die Wärmeleitfähigkeit (kcal/m*h*⁰C)- des Peuerfestmaterials bedeuten.

3- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Durchflußgeschwindigkeit des Kühlgases für den Kern 0,5 bis 5 m/sec. beträgt.

4. Gießeinrichtung zum Herstellen gegossener Hohlblöcke aus Stahl mit einer auf einem Gießgespann angeordneten Gießform, einem im Zentralbereich der Gießform angeordneten zylindrischen Kern sowie im Gießgespann ausgebildeten Gießöffnungen zum Einbringen einer Stahlschmelze in die Zwischenräume zxtfischen der inneren Wand der Gießform und den Kern,

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dadurch, gekennzeichnet , daß im Zentral-"bereich der Gießform (2) ein erstes Stahlrohr (6) angeordnet ist, daß konzentrisch innerhalb des ersten Stahlrohres ein zweites Stahlrohr (7) angeordnet ist, daß eine Füllung aus einem kornförmigen Feuerfestmaterial (8) den Raum zwischen dem ersten und dem zweiten Stahlrohr ausfüllt, daß ein drittes Stahlrohr (10) konzentrisch innerhalb des zweiten Stahlrohres angeordnet ist, und daß ein Gasströmungspfad (4) zum Kühlen des Kerns von oben nach unten innerhalb des dritten Stahlrohrs und von unten nach oben innerhalb des zweiten Stahlrohrs verläuft.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Verstärkungs— rippen (15) vorgesehen sind, welche die Innenseite des zweiten Stahlrohrs (7) mit der Außenseite des dritten Stahlrohrs (10) in radialer Eichtung verbinden, um die Rohre zu halten.

6. Vorrichtung nach Anspruch .4, dadurch gekennzeichnet , daß wenn die Dicke des zweiten Stahlrohres (7) t (cm) beträgt, der Innenradius des zweiten Stahlrohres R (cm) beträgt, die Höhe des zu erzeugenden Stahlblockes H (m) beträgt, die Gesamtquerschnittsflache des Gasströmungspfades (4-) zwischen dem zweiten und dem

dritten Stahlrohr (10) S (cm ) beträgt und sich die .An-zahl auf Verstärkungsrippen innerhalb des Kühlgasströmungspfades auf η (η _ 2) beläuft, die folgenden drei Gleichungen (1), (2) und ($) erfüllt werden

t > 0,030 [H/(n²-1)J^V3.R (1)

t > 0,0047HR (2)

■ S > 5,9 HR (3)

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7· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß Tirenn die Dicke des weiten Stahlrohrs (7) t (cm) beträgt, der Innenradius des zweiten Stahlrohrs R (cm) die Höhe des zu erzeugenden Stahlblockes H (m) und die Gesamtquerschnittsfläche des Gas-Strömungspfades (4) zum Kühlen des Kerns (3) S (cm ) beträgt und keine Versteifungsrippen (15) vorgesehen sind, die folgenden drei Gleichungen (1), (2) und (3) erfüllt sind

t > 0,020Η^1/5·Ε (1)

t > 0,0047HR (2)

S > 5,9 HR (3)

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß das kornförmige Feuerfestmaterial (8) eine Kombination aus Furan- oder Urethanharz sowie wenigstens einem der folgenden Sande, nämlich Quarzsand, Zirkonsand und Chromitsand umfaßt.

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