DE4318309A1 - Keramikfilter für Metallschmelzen mit integriertem Behandlungsmittel - Google Patents

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Keramikfilter für Metallschmelzen mit integriertem Behandlungsmittel.

Bei der Erzeugung von Gußstücken ist für den Gießer die Ausbildung des optimalen Erstarrungsgefüges der erkaltenden Schmelzmasse von ausschlaggebender Bedeutung bezüglich der Qualität des Gußstückes. Neben der chemischen Zusammensetzung der Schmelze wird die Ausbildung des Gefüges hauptsächlich von den Abkühlbedingungen in der Form sowie im wesentlichen vom sogenannten Keimzustand des flüssigen Metalls beeinflußt.

Zurückgehend bis zumindest auf die 50er Jahre dieses Jahrhunderts wurden und werden der Schmelze kurz vor ihrem Abguß bzw. ihrer Erstarrung Legierungen zugesetzt, die zumeist auf Basis von Ferrosilicium die Keimzahl der Schmelze erhöhen. Als gängige Impfmethoden außerhalb der Pfanne haben sich im Laufe der Jahre im wesentlichen die Formimpfung, die Gießstrahlimpfung sowie die Gießstrahlimpfung unter Einsatz von Impfdraht durchgesetzt.

Besonders die Methode der Formimpfung läßt trotz zahlreicher Versuche zu deren Behebung noch immer Nachteile des Standes der Technik erkennen. So wurden zum Ende der 60er Jahre Siebkerne beschrieben, die aus gemahlenem Ferrosilicium unter Zusatz eines Bindemittels hergestellt waren oder Siebkerne, die aus einem körnigen Ferrosilicium und einer Sandhinterfüllung bestanden ("Giesserei" 54, Nr. 23, S. 621 ff, 1967).

Zur Absperrung des für die Aufnahme des Behandlungsmittels (Impfkörper) vorgesehenen Reaktionsraumes wurden Gitterroste und Siebkerne verwendet. Um den Impfkörper (Impfmittelstück), der in den Reaktionsraum "eingeworfen" wurde, am Hindurchtreten durch die Bohrungen der Sperrvorrichtungen zu hindern, mußte allerdings die Größe und die Lösungsgeschwindigkeit des Impfmittelstückes genau auf den jeweiligen Lochquerschnitt des Gitterrostes oder des Siebkernes abgestimmt sein. Hinzu kam der unabdingbare Einbau der für die Bildung des Reaktionsraumes notwendigen Sperrvorrichtung innerhalb des Eingießsystems, der der Fülle an Möglichkeiten und formtechnischen Gegebenheiten anzupassen war.

Auch "Gießerei-Praxis", Heft 3, 1982 beschreibt Formimpfmethoden mit Hilfe der Siebkerntechnik. In diesem Fall werden in der Form stückige Impfmittel auf einen Siebkern gelegt, der wenige aber dafür größere Durchtrittsöffnungen für die mit dem Impfmittel angereicherte Schmelze aufweist. Werden durch diese Ausbildung des filterkörperähnlichen Siebkerns und trotz des labilen Auflegens des Impfkörpers zwar bereits bessere Strömungsverhältnisse der Schmelze erreicht, so ermöglichen die relativ großen Durchtrittsöffnungen jedoch auch die Passage von größeren Impfmittelstücken oder von Verunreinigungen der Schmelze, was letztlich in jedem Fall die Ausbildung des Erstarrungsgefüges negativ beeinflußt.

Um diesen bekannten Nachteilen Abhilfe zu verschaffen, wurde in jüngster Zeit z. B. auch versucht, Filterkörper und Impfmittel als Einheit herzustellen: EP-A 410 603 beansprucht u. a. einen Filterkörper bestehend aus zahlreichen Kammern, von denen einige Wände zumindest teilweise mit dem Impfmittel beschichtet sind. Die nicht vollständige Auskleidung der Kammerwände macht jedoch eine gezielte, weil berechenbare Behandlung der Metallschmelze fast unmöglich.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Siebkern in Form eines Filterkörpers mit integriertem Behandlungsmittel bestehend aus einem Siebkern aus feuerfestem keramischem Material mit wabenförmig angeordneter Lochung oder offenporig schaumiger Struktur, bereitzustellen, der in Einheit mit dem entsprechenden Behandlungsmittel die vorbeschriebenen Mängel des Standes der Technik dadurch behebt, daß das Fließverhalten der Schmelze positiv verändert wird, die Behandlung der Schmelze gleichmäßig erfolgt und die Qualität der erstarrten Schmelze deutlich verbessert wird.

Gelöst wurde diese Aufgabe durch einen Keramikfilter für Metallschmelzen, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er einseitig mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme des Behandlungsmittels enthält.

Bei der Anwendung der erfindungswesentlichen Einheit aus Siebkern (1) und Behandlungsmittel (2) hat sich überraschend gezeigt, daß die Regelung der Druckverhältnisse und Strömungsgeschwindigkeiten nicht nur im unmittelbaren Bereich des Siebkernes positiv beeinflußt werden, sondern darüberhinaus durch die zahlreichen eingearbeiteten Lochungen bzw. Poren (3) die Überführung der nachteiligen turbulenten Schmelzeströmung in eine gleichmäßige laminare Strömung der Schmelze bewirkt wird. Zudem vermag die feste Verbindung von Behandlungsmittel und dem als Gießfilter ausgeformten Siebkern ein Verlegen der Durchtrittsöffnungen durch Behandlungsmittelstücke zu verhindern und optimiert so auch die Rückhaltung etwaiger Verunreinigungen des flüssigen Metalls wie Schlacken, Sandabplatzungen oder nichtmetallische Verunreinigungen.

Der Durchmesser der wabenförmig angeordneten Lochung (3) bzw. der Poren (3) beträgt im erfindungsgemäßen Keramikfilter 1 bis 8 mm und kennzeichnet den Siebkern (1) somit eindeutig als Gießfilter. Durch das Gleichmaß dieser Lochungen bzw. Poren werden in der Praxis Einspülungen bzw. örtlich erhöhte und damit schwankende Konzentrationen des Behandlungsmittels in der Schmelze vermieden.

Zur Ausbildung der Einheit von Siebkern (Gießfilter) und Behandlungsmittel besitzt der Siebkern eine einseitige Vertiefung (4) zur Aufnahme des Behandlungsmittels, wobei der Querschnitt der Vertiefung gemäß vorliegender Erfindung nicht mehr als 1/3 der gesamten Filterfläche einnimmt. Zum Zwecke des Druckausgleiches und des besseren Durchtritts des Behandlungsmittels weist die Vertiefung zudem eine durchgehende Öffnung (5) auf.

Als Voraussetzung für die Steck- und/oder Klebverbindung zwischen Siebkern und Behandlungsmittel mißt die Vertiefung (4) 1/4 bis 7/8 der Dicke des Siebkerns (1) und gewährleistet so die stabile Aufnahme eines stückigen Behandlungsmittels (2) für Metallschmelzen. Die als Formkörper ausgebildeten Behandlungsmittel (2) können konischer Form oder auch bloße Stangenabschnitte sein; sie können durch Gießen oder aus feinkörnigerem Ausgangsmaterial durch Pressen, Sintern oder Kleben hergestellt sein. Verwendet wird das Behandlungsmittel im Sinne der Erfindung als Impfmittel, Entschwefelungs- oder Nodulierungsmittel oder als Legierungsmittel.

Voraussetzung für einen erfolgreichen Guß der Metallschmelze ist neben der Thermoschockbeständigkeit und der Heißdruckfestigkeit des Filterkörpermaterials des Siebkerns nicht zuletzt die feste und dauerhafte Verbindung des Behandlungsmittels (2) mit dem Siebkern (1), die erfindungsgemäß darin besteht, daß das Behandlungsmittel in dessen Vertiefung eingeklebt ist.

Somit ermöglicht die exakt aber einfach in die Form eingesetzte erfindungsgemäße Einheit eine verbesserte Schlackenabscheidung und eine günstige Anordnung der Lauf- und Angußsysteme, wobei der gleichmäßige Durchtritt der behandelten Schmelze, gefolgt von einem erhöhten Keimzustand bei deutlich verminderter Weißeinstrahlung eine signifikante Erhöhung der mechanischen Festigkeitswerte und des Dehnvermögens des erstarrten Gefüges bedingt. Zudem erhält die Gußstückoberfläche ein verbessertes Aussehen und der Ausschuß wird deutlich reduziert.

Claims (8)

1. Keramikfilter für Metallschmelzen mit integriertem Behandlungsmittel bestehend aus einem Siebkern aus feuerfestem keramischem Material mit wabenförmig angeordneter Lochung oder mit offenporig schaumiger Struktur, dadurch gekennzeichnet, daß sich darin einseitig mindestens eine Vertiefung zur Aufnahme des Behandlungsmittels befindet.

2. Keramikfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der wabenförmig angeordneten Lochung bzw. der Poren 1 bis 8 mm beträgt.

3. Keramikfilter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Vertiefung zur Aufnahme des Behandlungsmittels nicht mehr als 1/3 der gesamten Filterfläche einnimmt.

4. Keramikfilter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung mindestens eine durchgehende Öffnung aufweist.

5. Keramikfilter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung 1/4 bis 7/8 der Dicke des Siebkerns mißt.

6. Keramikfilter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung ein stückiges Behandlungsmittel für Metallschmelzen aufzunehmen in der Lage ist.

7. Keramikfilter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel als Impfmittel, Entschwefelungsmittel, Nodularisierungsmittel oder Legierungsmittel verwendet wird.

8. Keramikfilter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel in die Vertiefung eingeklebt ist.