DE683045C - Verfahren zum Herstellen von Schleuderhohlbloecken aus Stahl - Google Patents

Description

• Verfahren zum Herstellen von Schleuderhohlblöcken aus Stahl Die bekannten Vorteile der Herstellung von Hohlblöcken durch Schleuderguß bestehen .darin, daß man mit einfachen Mitteln Hohlkörper mit vollkommen dichtem Gefüge herstellen kann, wobei keinerlei Verluste mehr durch Lunker o. dgl. auftreten.
• Als Nachteil des Schleudergusses allgemein sind aber die Entmischungsvorgänge im geschleuderten Gut anzusehen, die in vielen Fällen eine gleichmäßige Zusammensetzung des geschleuderten Gegenstandes verhindern. Es kann dabei vorkommen, daß ein solcher Körper infolge dieser Entmischung für seinen bestimmten Verwendungszweck unbrauchbar wird.
• Bekanntlich enthalten fast alle technisch verwendbaren Metalle Beimengungen in solcher Konzentration, daß sich gegenüber dem reinen Metall eine andere Schmelz- bzw. Erstarrungscharakteristik dieser Metalle ergibt. Während ein reines Metall oder eine reine Metallverbindung, die aus mehreren Metallen in stöchiometrischen Verhältnissen zusammengeschmolzen nach dem Erstarren Kristalle gleicher Konzentration und Art gibt, nur bei ein und derselbenTemperatur erstarrt bzw. schmilzt, durchlaufen die Metalllegierungen, die keine reinen Metalle oder Metallverbindungen darstellen, während des Schmelzens oder Erstarrens Temperaturspannen unter gleichzeitiger Konzentrationsänderung der nacheinander erstarrenden Kristalle.
• Dieser Umstand bewirkt beim Schleudern von- technischen Metallen, daß die zunächst erstarrenden Kristalle dank ihrer Gewichtszunahme beim Erstarren durch die flüssige Schmelze hindurch zur Außenoberfläche wandern. Diese Kristallwanderung ist unter der Einwirkung der Fliehkraft naturgemäß stärker als unter der der Schwerkraft allein.
• Da -nun die sich zuerst ausscheidenden Kristalle eine andere Zusammensetzung haben als die zuletzt erstarrenden, entstehen im geschleuderten Hohlkörper Entmischungen in unter Umständen recht unangenehmen Ausmaßen. Die Stärke dieser Entmischung oder Seigerung hängt nun einerseits von der Größe des Schmelzintervalls ab und andererseits von der der Erstarrung zur Verfügung, stehenden Zeit. Bei gleicher Zusammen-: Setzung werden also die Seigerungen ehd größeren, daher langsamer erstarrenä49= Blockes stärker sein als bei einem kleinerdn.' Ebenso treten in einem Sdhleudergußkörper, dessen Werkstoff ein größeres Temperaturintervall beim Erstarren durchläuft, bedeutend stärkere Anreicherungen der spezifisch leichteren Metallbegleiter an der inneren Wand auf als bei einem Werkstoff, der nur durch ein kleines Intervall beim Erstarren gekennzeichnet ist.
• Diese aus den Erstarrungsvorgängen gewonnenen Erkenntnisse haben zu dem Bestreben geführt, die Seigerung zu unterdrücken oder zu vermindern, z. B. durch Anwendung von Innenkühlung, durch die die Seigerungen in der Entstehungspbase unterdrückt oder vermindert werden sollen.
• Im Gegensatz dazu wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Seigerungsvorgänge möglichst vollständig verlaufen zu lassen und die geseigerten Bestandteile dann entsprechend ihrer gewünschten Verteilung im fertigen Block durch Reaktionsdiffusion, die gegebenenfalls durch zusätzliche Beheizung -der Innenfläche beschleunigt wird, mittels mit den Eisenbegleitern, d. h. den Beimengungen des Eisens, reagierenden Stoffen aus dem Werkstoff herauszulösen.
• Erfindungsgemäß kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß eine Schmelze, deren Gehalt an Begleitelementen höher liegt, als der gewünschte im fertigen Block erschmolzen wird, und daß die Innenoberfläche des Blockes, an der sich die am niedrigst schmelzenden, aber am höchsten konzentrierten Seigerungsstoffe angesammelt haben, dann von innen mit Reaktionsmitteln behandelt wird. Man bringt zu diesem Zweck auf die feste oder flüssige Innenoberfläche des Blockes feste, flüssige oder gasförmige Mittel auf, welche die hochkonzentrierten Begleitelemente des Schleuderwerkstoffes angreifen und herauslösen, das Grundmetall aber unversehrt lassen.
• An einem Beispiel .sei das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert. Beim Schleudern schwerer Stahlhohlblöck.e können im Innern Anreicherungen vornehmlich des Kohlenstoffgehaltes bis über das Doppelte der Schmelzanalyse auftreten. Da der Block bis zuletzt im Innern flüssig bleibt, ist es mÖglich, den Kohlenstoff aus dem Stahl durch Aufbringung einer frischenden Schlacke zu entfernen. Selbstverständlich läßt sich der Kohlenstoff auch durch Aufblasen von Luft oder Sauerstoff entfernen, wobei allerdings ein starker Eisenabbrand in Kauf genommen werden muß. Am zweckmäßigsten verfährt man deshalb so, daß man gewissermaßen inen Frischprozeß, ähnlich dem in den Herdr en, indem Block vor sich gehen läßt, indem n den Block zur gegebenen Zeit von innen `=Mit oxydierender Flamme beheizt unter Zugabe einer sauren, basischen, schwermetalloxydulhaltigen Schlacke. Den dadurch hervorgerufenen Frischvorgang kann man so leiten, daß eine völlig gleichmäßige Kohlenstoffverteilung über den Blockquerschnitt erreicht wird. Die anderen Beimengungen, vornehmlich Phosphor und Schwefel, die ebenfalls, wenn auch nicht in dem Maße wie der Kohlenstoff, sich beim Schleudern anreichern, kann man durch eine entsprechende metallurgische Behandlung, beispielsweise mit basischer Schlacke, ebenfalls auf die gewünschte Konzentration bringen.
• Die Zeichnung zeigt drei Schaubilder, die die Konzentrationsverschiebung eines Stahlblocks wiedergeben. Die Rechtecke A, B, C zeigen Schnitte durch eine Hälfte des Hohlblockes. .Die eingezeichneten Kurven kennzeichnen die Linien und Felder gleicher Konzentrationen mit deren Angabe in Zahlen. A stellt einen gewöhnlichen Schleudergußblock dar ohne Behandlung. Beim Schleudern von Stahl wird man die Blöcke innen mit einer die Luftoxydation verhindernden Masse abdecken. Das ist bei dem der Zeichnung zugrunde liegenden Beispiel auch geschehen. Block B ist mit derselben Masse wie A geschützt, ,aber von innen beheizt. Man sieht, daß der Konzentrationsanstieg zur Mitte hin stärker ist, aber zu demselben Endgehalt führt. Die linke äußere Seite des Materials ist infolge eines vollkommeneren Verlaufs der Seigerung bereits sauberer. Wenn auf einen Block mit einer Seigerung nach dem Bilde B nun frischende Massen, wie die angedeuteten Schlacken, gegebenenfalls durch zusätzliche B@heizung aufgebracht werden, dann erhält man nach einer gewissen Reaktionszeit eine Konzentration entsprechend dem Schaubild C, das erkennen läßt, ,daß man die Einwirkung der Schlacke auf den Werkstoff des Blockes so lange fortsetzen kann, bis -eine gleichmäßige Verteilung der Eisenbegleiter über den Blockquerschnitt erzielt ist.
• Wie in der Zeichnung angegeben, beträgt .die Konzentration

  im freien Feld -'-. o,i8obis 0,195°/o C,

  - Feld I . . . . . . . . O,195 - o,2lo°/o C,

  _ 2 ........ 0,21b - 0,225"/,C,

  _ - 3 . . . . . . . . 0,225 - 0,250°/o C,

  - - q. mehr als . . . . . . . . o,25o°/o C.

  Es ist auch möglich, den bereits erstarrten und festen Schleuderkörper mit Reaktionsgemengen zu behandeln. Das geschieht in einer Art Tempervorgang, indem man die stark geseigerten Stellen der Blockoberfläche, d. h. den Innenraum, mit einer Masse bedeckt, die bei erhöhter Temperatur mit den angereicherten Bestandteilen in Reaktion tritt und diese durch Diffusion entfernt. Mit dem Stahlhohlblock wird dann so verfahren, daß man den Block beim Schleudern unter einer nicht angreifenden Schlacke heizt (Abb. B), ihn nach dem Erstarren und Ziehen in einen Ofen, eine Tiefgrube o. dgl. bringt und seinen Hohlraum mit Erz oder ähnlichen sauerstoffabgebenden Mitteln füllt, die nach Erreichung der Reaktionstemperatur den Kohlenstoff der angereicherten Stellen herauslösen.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist nicht auf die Herstellung von Stahlhohlgußblöcken beschränkt, sondern kann bei allen im Schleuderguß gegossenen Werkstoffen, die eine Seigerung oder Entmischung erl:eiden, in entsprechender Weise angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCFIE: I. Verfahren zum Herstellen von Schleuderhohlblöcken aus Stahl mit vorbestimmter Verteilung der Eisenbegleiter im Blockquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schleuderwiikung hervorgerufene Seigerung der Eisenbegleiter entsprechend ihrer gewünschten Verteilung im fertigen Block durch Reaktionsdiffusion, die gegebenenfalls durch zusätzliche Beheizung der Innenfläche beschleunigt wird, mittels mit den Eisenbegleitern reagierender Stoffe beeinflußt wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines Blockes von bestimmter chemischer Zusammensetzung eine Schmelze mit einem höheren als im Fertigerzeugnis gewünschten Gehalt an Begleitelementen erschmolzen und daß der Block dann von innen mit Reaktionsmitteln behandelt wird.