-
Verfahren zum Gießen von Stahlblöcken in wagerechten Kokillen. Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Stahlblöcken und eine diesem Verfahren
dienende Form.
-
In der Zeichnung veranschaulicht Abb. i schematisch eine Ausführungsform
der Form und zeigt den Stahl, wie er in die Form einzutreten beginnt. Abb. 2 zeigt
die Form nahezu gefüllt und veranschaulicht das Austreiben der Gase aus der Form.
Abb. 3 zeigt die vollkommen. gefüllte Form und veranschaulicht, wie der Stahl abzukühlen
beginnt. Abb. 4. zeigt einen Längsschnitt durch den Stahlblock, und Abb. 5 zeigt
einen Querschnitt durch den Block gemäß Abb. q..
-
Es ist bisher üblich gewesen, Stahlblöcke in wagerechter Lage mittels
eines Eingusses zu gießen, der durch die Bodenwandung oder das Bett hindurch in
die Form eintritt, wobei der Deckel der Form mit einer Reihe von Gasauslässen versehen
ist, die dem oberen Teil der Form entlang angeordnet sind. Hierbei wird das geschmolzene
Metall, welches den Block bilden soll, gezwungen, durch die sich verdichtende oder
kristallisierende Stahlmasse aufwärts zu steigen, und die Bewegung des Metalls hat
demgemäß in der Bewegungsrichtung des Gases stattgefunden. Hieraus ergibt sich zwar
das Bestreben, die Befreiung von Gas in dem geschmolzenen Metall zu erleichtern
und dadurch mehr freies Gas zu erzeugen; dies Gas wird trotzdem aber als Gasblasen
im Stahlblock verbleiben, so daß dieser schließlich sich zum Walzen nicht in seiner
ganzen Ausdehnung eignet. Außerdem werden dort, wo der Stahl als ungestörte flüssige
Masse aufsteigt, die Stoffe von niedrigstem Schmelzpunkt aus dem sich erhärtenden
Stahl in den noch geschmolzenen Teil des Stahls hinein-epreßt, und diese Stoffee
von niedrigerem Schmelzpunkt suchen zur Oberfläche der flüssigen Masse aufzusteigen
und in dieser Lage zu bleiben. Kommen nun Formdeckel zur Verwendung, so tritt der
Stoff- von niedrigstem Schmelzpunkt, d. i. die Oberfläche der flüssigen Masse, mit
dem Deckel in Berührung. Hierdurch wird eine dünne, erhärtete Schicht gebildet.
Da aber der Schmelzpunkt dieses Metalls niedrig ist, so bleibt der obere Teil des
Blockes länger in gesclunolzenem Zustande als der Boden oder die Seitenteile des
Blockes, und die freiem Gase steigen in dieses flüssige Metall hinein
und
werden unterhalb der dünnen, erhärteten Schicht aufgehalten. Hieraus ergibt sich,
daß I der obere Teil des Blockes schwammig wird, I und gleichzeitig enthält der
,obere Teil des Blockes einen trberschuß an Stoffen, die, wenn sie in großen Mengen
vorhanden sind, , schädlich für guten Stahl sind und in der Gießereitechnik als
Aussaigerungen bezeichnet werden. Einige dieser Stoffe sind Schwefel, Phosphor,
Mangan und andere Stoffe, die nicht schädlich sind, wenn sie in geringen Mengen
vorhanden sind, aber schädlich werden, wenn sie sich in der oben angegebenen Weise
ansammeln.
-
Die Erfindung hilft diesen Schwierigkeiten ab. Dies Verfahren kann
auf verschiedene Art und Weise ausgeführt werden, und zur Ausführung kann eine oben
geschlossene Form verwendet werden, welche mit einem Einguß versehen ist, der sowohl
im oberen als auch im unteren Teil der Formkammer Öffnungen besitzt. Vorteilhaft
wird die Form '! schräg angeordnet, wobei das Eingußende höher, gelegen ist als
das andere Ende, und am höher gelegenen Ende werden vorteilhaft um den Einguß selbst
herum Öffnungen zum Entweichen der Gase angebracht. Da die Form geneigt ist, stößt
der Stahl an dem vom Gasauslaß entferntesten Punkte gegen den Abschreckungsdeckel,
und da der Stahl allmählich diesem Deckel entlang ansteigt, werden die Gase vor
dem Stahl herausgetrieben, j so daß keine Gase zurückbleiben, wenn die Form gefüllt
ist. Das Gießen sollte sehr schnell ,erfolgen, so daß die Form sehr schnell mit
Stahl gefüllt wird, der durch beide Öffnungen des Eingusses eintritt. Während der
Stahl aus der unteren Öffnung in die flüssige Masse hineinläuft, läuft er auch aus
der oberen Öffnung heraus, und dieser Strom trifft auf die Oberfläche der flüssigen
Masse. Die ' Wirkung einer Mehrzahl von Stahlströmen, von denen der eine unterhalb
der Oberfläche in die flüssige Masse eintritt, während der j andere oberhalb der
Oberfläche dieser Masse zutritt, besteht in der Erzeugung einer rollen- I den Bewegung
oder einer Unterströmung im geschmolzenen Stahl. Der aus der unteren Öffnung austretende
Stahl stößt gegen das untere Ende 'der Form und sucht an der Oberfläche zum Eingußende
hin rückwärts zu I laufen, während der aus der oberen Öffnung austretende Stahl
auf die Oberfläche der Stahlmasse hinabtropft und auf den eine Oberflächenbewegung
ausführenden Stahl aus der unteren Öffnung trifft, woraus sich ergibt, daß diese
Oberflächenbewegung in eine abwärts rollende Bewegung verwandelt wird. Diese Bewegung
setzt sich fort, während die Form sich füllt, und da der ferrostatische I Druck
sich in der Form erhöht, erhöht sich in entsprechendem Maße der Betrag an Stahl,
der aus der oberen Öffnung austritt, so daß der frisch geschmolzene Stahl in allmählich
zunehmenden Mengen der Oberfläche der flüssigen Masse in der Form beim Steigen der
Masse zugeführt wird. Unterdessen setzt sich die Rollbewegung oder Unterströmungsbewegung
fort. Diese Wirkungsweise bedingt ein gründliches Mischen des Stahls in der Form
und verhindert, daß irgendwelche Stoffe von niedrigem Schmelzpunkt sich als Absonderungen
ansammeln. Da die Form schnell gefüllt wird, erreicht der frische Stahl schnell
den Abschreckungsdeckel, und sofort beginnt eine Schale festen Stahls von hohem
Schmelzpunkt sich zu bilden. Wenn die ganze Form mit gutem Stahl gefüllt ist, wird
die feste Stahlschale von hohem Schmelzpunkt von den Formwandungen aus zur Mitte
hin wachsen und allmählich die geschmolzene Stahlmasse von etwas geringerem Schmelzpunkt
einschließen. Diese reine Stahlschale von hohem Schmelzpunkt ;erstarrt sofort und
zieht sich um die zentrale Stahlmasse von niedrigerem Schmelzpunkt, aus der die
Hitze durch die äußere Schale hindurch entweichen muß, zusammen. Der hierdurch entstehende
Druck tritt so schnell -ein, daß die im Stahl eingeschlossenen Gase verhindert werden,
frei zu werden, wodurch Gasblasen im Block ausgeschlossen werden. Der feinste Stahl
befindet sich auf der glatten Außenseite des Blockes, und dies verleiht dem Block
feine Walzflächen. Das Erzeugnis kennzeichnet sich also als .ein fester Stahlblock,
der eine Schale aus reinem Stahl von hohem Schmelzpunkt und von einer Dicke von
5 bis 7i/2 cm, je nach der Größe des Blockes, und einem inneren Kern von gleichmäßig
festem :Metall besitzt, in welch letzterem die Stoffe von niedrigem Schmelzpunkt
so verteilt sind, daß sie sich an keinem Punkte des Kerns in schädlichen Mengen
vorfinden und der ganze Block zum Walzen geeignet ist.
-
In der Zeichnung ist i ein trogförmiger Körper, der umgekehrt auf
eine Bettplatte ¢ aufgestellt werden kann. Die Bettplatte ist zur Wagerechten etwas
geneigt, so daß die Achse der Formkammer z ebenfalls geneigt ist. Ein Aufsatz 6
schließt einen Einguß 5 ein, der durch eine Öffnung in der oberen Wandung der Form
hindurchtritt und sich einem Ende der Form'z entlang erstreckt. Der Einguß 5 steht
mit dem Trichter des Aufsatzes 6 in Verbindung und ist mit Einlaßöffnungen 7 und
8 versehen, deren Achsen im wesentlichen parallel zur Achse der Form z verlaufen.
An Stelle zweier Einlaßöffnungen kann auch nur eine einzige Einlaßöffnung nahe der
Stelle, wo sich die Öffnung 8 im oberen Teile der Form 2 befindet, angeordnet werden.
Rings
um den Einguß ist dort, wo er durch die obere Wandung der Form hindurchtritt, ein
Raum frei gelassen, und,ein anderer Raum ist unterhalb des Aufsatzes 6 vorgesehen,
so daß eine Gasauslaßöffnung gebildet wird. Der Formkörper wird vorteilhaft auch
mit Griffen 9. und io versehen, so daß die Forte mittels eines Krans von ihrer Bettplatte
abgehoben werden kann.
-
Aus Abb. i bis 3 ist .ersichtlich, daß der Stahl so in das Innere
der Form eintritt, daß Wirbelströme erzeugt werden. Kommt eine Mehrzahl von Eintrittsöffnungen
zur Anwendung, so schlägt der aus der Öffnung 7 austretende Stahl die gewöhnliche,
durch die Pfeile A angegebene Richtung ein, während der Stahl aus der Öffnung 8
in der Richtung der Pfeile B auf die Oberfläche der Stahlmasse hinabfällt. Dies
erzeugt eine Rückwärts- und Abwärtsbewegung auf der Oberflache, wie durch die Pfeile
C angedeutet ist. In Abb. a, wo die Form nahezu gefüllt ist, tritt die Oberflächenbewegung
der Stahlmasse ;näher am Eingußende auf, wie durch die Pfeile D angedeutet ist,
so daß die Stahloberfläche bestrebt ist, Formgase zum Gasauslaß hinzubringen, und
diese Gase schlagen die durch die Pfeile E angedeutete Richtung ein. Der
von den Gasen eingenommene Raum vermindert sich allmählich, und wenn die Form gefüllt
ist (Abb.3), beginnt die Abschreckwirkung, während sich noch eine geringe Bewegung
in der Stahlmasse bemerkbar macht. Die Abschreckwirkung ist in Abb. 3, ¢ und 5 durch
die Striche F veranschaulicht, und zwar beginnt diese Wirkung an dem Ende, welches
von den Einlaßöffnungen am weitesten entfernt ist. Das Ergebnis des Abschreckens
ist die Bildung einer Schale von wesentlich reinem Stahl, die den Kern G einschließt,
welcher aus einer Stahllegierung besteht, die Stoffe enthält, welche bei etwas niedrigerer
Temperatur erstarren als der reine Stahl. Der Kern G des Blockes enthält mehr Metalloide
als die Schale F, und diese Metalloide nehmen zur Achse des Blockes hin allmählich
an Menge zu. Diese Stoffe sind aber so gründlich gemischt, daß sie an keinem Punkte
im Block in solchen Mengen auftreten, daß sie schädlich wirken könnten. Der ganze
Block kann also zum Fertigprodukt verarbeitet werden.