DE710509C - Verfahren zur Vergiessen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im fluessigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667070 hergestellt wurden - Google Patents

Verfahren zur Vergiessen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im fluessigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667070 hergestellt wurden

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DE710509C
DE710509C DEA77453D DEA0077453D DE710509C DE 710509 C DE710509 C DE 710509C DE A77453 D DEA77453 D DE A77453D DE A0077453 D DEA0077453 D DE A0077453D DE 710509 C DE710509 C DE 710509C
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casting
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molds
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DEA77453D
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American Metal Co Ltd
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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/027Casting heavy metals with low melting point, i.e. less than 1000 degrees C, e.g. Zn 419 degrees C, Pb 327 degrees C, Sn 232 degrees C

Description

  • Verfahren zum Vergießen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im flüssigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667 070 hergestellt wurden Die Erfindung ist eine weitere Ausgestaltung der im Patent 667 07o beschriebenen Erfindung und betrifft ein Verfahren zum Vergießen der nach dem genannten Patent hergestellten Metalle.
  • Durch das Verfahren nach Patent 667 070 ,erhält man ein Metall, das in bezug auf die Freiheit von Sauerstoff und anderen Verunreinigungen, die Porenfreiheit und bezüglich der Gleichmäßigkeit seiner guten Eigenschaften merklich besser als jedes ähnliche, bisher bekannte Metall war. Eine ,große Anzahl von Einzelmaßnahmen und Merkmalen bewirkten diesen Erfolg, wobei aber auch alle diese Merkmale von entscheidender Bedeutung waren und deshalb erst in der glücklichen Weise vereinigt werden mußten, um zu deal gewünschten Ergebnissen zu gelangen. Wesentliche Abänderungen irgendeines der verschiedenen Merkmale hatten ernste Einwirkungen auf die Güte des Erzeugnisses.
  • Es ist nun gelungen, die Wichtigkeit der verschiedenen Merkmale im Vergleich zueinander und auch die Grenzen festzustellen, innerhalb deren sie noch Abänderungen erfahren dürfen, wodurch das gewünschte Erzeugnis mit größerer Genauigkeit ünd von weniger gut ausgebildeten Axbeitern erzielt werden kann. Insbesondere die Erzielung einer guten Dichte der Gußstücke bereitet nämlich Schwierigkeiten, denn selbst wenn es gelingt, ein Metall zu vergießen und zur Erstarrung zu bringen, ohne daß in ihm auch. nur Spuren von Sauerstoff irgendwie nachweisbar sind, kann das Gußstück .doch porig ausfallen und so für viele Zwecke unbrauchbar sein. Dieser Nachteil vor allem wird durch die Erfindung behoben, nachdem gefunden wurde, daß eine Anzahl von Betriebsbedingungen und Eigenschaften der verwendeten Gießvorrichtungen in bestimmter Beziehung zueinander stehen, und zwar sind dies i. die Gießtemperatur, 2. die Menge, die in der Zeiteinheit vergossen wird, 3. die Art des Werkstoffes, aus dem die _ Gießform besteht und mit dem sie verkleidet und verputzt ist, und q.. die Anfangstemperatur der Gießform. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich die Merkmale der Erfindung, die zwar einzeln für sich bekannt sind, deren Auffindung und Vereinigung jedoch zwecks.Durchführung des im Hauptpatent beschriebenen Verfahrens langjährige praktische Versuche erforderte. Zunächst ist gefunden worden, daß die Gießtemperatur für Kupfer 1140' C nicht übersteigen soll. Oberhalb dieser Temperatur hält das Metall zuviel Gase zurück, um sie während der Erstarrung völlig freigeben zu können. Die vorzugsweise angewendete Temperatur ist i i25° C oder niedriger, gemessen im Innern des Gießgefäßes in der Nähe der Gießstelle. Ein gleichmäßigerer Gießstrahl kann, wie bekannt, erhalten werden, indem das Gießen aus dem Metallbad durch eine trichterähnliche Vorrichtung in eine zwischengeschaltete flache Gießschale und dann in die Form erfolgt. Dies ergibt einten ruhigeren und besser geregelten Metallfluß in die Gießschale und in die Form. Gleichzeitig erleichtert und verbessert das zusätzliche flache Metallbad das Entweichen der Gasse.
  • Neben der Innehaltung der bestimmten Gießtemperatur muß auch auf die in der Zeiteinheit zu vergießende Menge geachtet werden, die allerdings je nach der Größe der zu gießenden Stücke zu ändern ist. Die gemäß der Erfindung einzuhaltende zu vergießende Menge beträgt io bis 8o kg in der Minute. Die vorzugsweise innegehaltenie Menge ist etwa 30 kg je Minute für alle Blockgrößen, welche bisher gemäß der Erfindung vergossen worden sind, und zwar von 5 bis ig:em Durchmesser. Zwar kann die Geschwindigkeit bei viereckigen Blöcken etwas größer gehalten werden als bei runden, doch ergeben die angegebenen Grenzen auf jeden Fall gesunde Blöcke, gleichgültig, von welcher Form sie sind.
  • Das Gießen erfolgt. vorzugsweise in Hiefe senkrechte Formen, da in diesen das Mietall weniger freie Oberfläche aufweist, die geschützt werden muß, und da diese Gestalt der Gießform teine allmähliche Erstarrung vom Boden nach oben erleichtert, wobei die Gase und anderen Verunreinigungen ausgesondert werden können. Das Metall muß sanft in diese Formen fallen, denn wenn es die Seiten trifft, dann verursacht es gewöhnlich Risse, überlappungen und ähnliche Oberflächenfehler.
  • Die Anfangstemperatur der Formten wird zwischen go und 115'C, vorzugsweise zwischen i o5 und i i o° C, gehalten, und zwar durch eine Kühlflüssigkeit, welche rasch genug im Kreislauf geführt wird, um die Formten innerhalb dieser Temperaturgrenzen ,auch während des Gießens zu erhalten.
  • Die thermische Leitfähigkeit des Werkstoffres, aus welchem die Formen bestehen toder mit dem sie gefüttert oder verkleidet sind, ist von beträchtlicher Bedeutung. Kupferkokillen haben für das Gießen von gewöhnlichem Handelskupfer (taugh pitch copper) gute Ergebnisse gezeigt, bei der Herstellung von sauerstofffreiem Kupfer aber waren sie nicht befriedigend. Es ist nun gefunden worden, daß aus Stahl bestehende oder mit Stahl verkleidete Formen befriedigend sind. Offenbar entziehen die Kupferkokillen die Hitze aus den äußeren Zonen dies Gußstückes sio rasch, daß das Innere dies Metallvolumens nicht genügend Zeit für das Ausstoßen der Gase und für die richtige Erstarrung hat. Jedenfalls waren die mit Kupferkokillen hergestellten Gußstücke porös und unbefriedigend, während ständig gute Stücke mit Stahlkokillen erzielt wurden.
  • Der Gießformanstrich, der beim Gießen von Kupfer gemäß der Erfindung befriedigende Ergebnisse liefert, ist eine Aufschlämmung von Knochenkohle und Knochenasche in Wasser. Der Anstrich auf der Oberfläche der Form muß v an einer gewissen Dicke sein, um ein Festbacken des Blockes zu verhindern. Außerdem wird bei sonst gleichen Bedingungen, wenn der Anstrich zu dünn ist, die Abkühlungs- und Erstarrungsgeschwindigkeit zu groß, um die aus dem Metall frei %verdenden Gase entweichen zu lassen, und die so erzeugten Blöcke sind porös. Es ist festgestellt worden, daß die spezifische Dichte des Anstrichstoffes zwischen i z und 22' Be, vorzugsweiSe 15 bis 2o' Be, sein muß, damit er die richtige Mengte aufgeschlämmter Bestandteile enthält, um einen Anstrich von angemessener Dicke zu :ergeben. Unterhalb dieser Grenzen werden oft nahe der Oberfläche der Gußstücke Gaslöcher gefunden; oberhalb dieser Grenzen neigt der Anstrich zur Bildung von Rauheiten und Unebenheiten, die eine entsprechend schlechte Ausbildung der Oberfläche des Gußstückes bedingen. Das im Anstrich :enthaltene Wasser wird sorgfältig verdampft, z. B. durch die in der Form selbst verbliebene Wärme, bevor das Metall in die Form gegossen wird.
  • In der Zeichnung ist eine Vorrichtung für die Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeig t Abb. i einen schematischen Längsschnitt durch eine Anlage für das Schmelzen und Gießen von Kupfer, Abb. a die Vorrichtung gemäß Abb. i in Draufsicht, Abb.3 einen vergrößerten Querschnitt durch eine Einzelheit, Abb. q. eine ähnliche Vorrichtung wie Abb. 3 zum gleichzeitigen Vergießen mehrerer Kokillen, Abb. 5 einen waagerechten Querschnitt gemäß der Linie 5-5 in Abb. q..
  • In dem Schmelz- oder Gießgefäß i o befindet sich ein Metallbad M. Zur Vereinfachung der Erläuterung sei unterstellt, das Metall sei* Kupfer. Das Bad kann dadurch erhalten worden sein, daß das Schmelzgefäß mit festem Metall, z. B. Kathodenkupfer, heschickt wurde, sofern Mittel für die Beheizung vorgesehen sind. Diese Mittel bestehen bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel in elektrischen Induktionsheizvorrichtungen i i, die an jeder Seite des Gefäßes vorgesehen sind. Natürlich können auch andere Arten elektrischer Ofen verwendet -werden, doch wird die elektrische Erwärmung bevorzugt, da sie das Metall in keiner Weise verunreinigt. Das Gefäß kann aber auch mit geschmolzenem Metall beschickt werden, das entweder von einem elektrischen Ofen oder einem brennstoffbeheizten Ofenerhalten wurde, wenn nur entsprechende Vorsichtsmaßnahmmen vargesehen -wurden, um das Metall frei von anderen Verunreinigungen als Sauerstoff zu halten oder es von diesen zu befreien. Die Beschickung kann auch Metall in oxydierter Formenthalten, weil Oxyde im Schmelzgefäß entfernt werden können; doch soll es jedenfalls keine schädigenden Mengen anderer Verunreinigungen enthalten, -weil diese nach dem Verfahren gemäß dem genannten Patent oder der vorliegenden Erfindung nicht zu entfernen sind.
  • Das Metall im Schmelzgefäß io wird vollkommen vor der Außenluft geschützt. Wenn es an sich schon sauerstofffrei ist, so kann es entweder durch inerte oder auch durch desoxydierende Mittel ;geschützt werden, doch werden die letzteren bevorzugt, weil diese auf jeden Fall die Entfernung des Sauerstoffes sichern, -wenn dieser zufällig Zutritt erlangt haben sollte. Wenn das Ausgangsmetall aber schon Sauerstoff enthält, dann sollen nur desoxydierende Mittel benutzt werden. Eine vollständige Ummantelung des Schmelzgefäßes hält die Luft fern, doch -wird die Ummantelung vorzugsweise mit einem inerten oder desoxydierenden Mittel gefüllt. Im Herd wird eine tiefe Decke (ungefähr 30 cm) einer reinen Kohle auf dem Metall gehalten. Diese allein schließt die Luft vom Metall aus, da jede Luft, welche etwa in die Oberfläche der Kohlendecke eintritt, in unschädliches Kohlenmonoxyd " umgewandelt wird, bevor sie das Metall erreicht. Selbst wenn die Kohlendecke benutzt wird, ist die völlige Ummantelung des Ofens nützlich, weil sie einen zu schnellen Kohlenstoffverhrauch verhindert und dazu hilft, das im Ofen enthaltene Gas unter Überdruck zu halten. Das . Gas kann in dem Gefäß selbst erzeugt -werden oder auch von außen eingeführt -erden.
  • Das Metall -wird schließlich in eine Kokille 12 vergossen, wobei die Kohle durch eine Zwischenwand 13 oder andere ähnliche Mittel zurückgehalten -wird. Das Metall soll mit einer sehr gleichmäßigen Temperatur vergossen werden. Dies wird durch ein Pyrometer 14, das in das Metall selbst, und zwar nahe der Ausgußstelle,eingesteckt ist, sowie durch eine Regelvorrichtung i5 erreicht, die mit dem Pyrometer verbunden ist und die Wärmezufuhr zu dem Schmelzgefäß regelt.
  • Der Schutz des Metalls bei seinem Weg vom Schmelzgefäß zu der Kokille wird vorzugsweise durch eine Ummantelung oder Haube 16 erzielt, in welcher ebenfalls ein nicht Oxydierendes Gas unter überdruck gehalten wird. Für dieses Gas wird vorzugsweise ein deso#tydienendes und in der Luft mit sichtbarer Flamme verbrennendes verwendet. Dies gibt .eine größere Sicherheit, daß der gewünschte Schutz auch erreicht wurde.
  • Das Gas kann zu der Schutzhaube durch ein von einem Gaserzeuger 17 k@ommendes Rohr zugeführt werden. Das Gas wird im Überschuß zugeführt; so daß es, wenn eine der Kokillen 12 unten an die Haube gehalten und mit ihr verbunden -wird, von der Haube durch die Kokille strömt und bei geöffnetem Kokillenboden i9 an der Bodenöffnung brennt und so zu erkennen gibt, das aus der Kokille alle Luft herausgetrieben ist.
  • Die Kokillen -werden durch eine Flüssigkeit gekühlt, welche durch die Röhren 20 zugeführt wird, die von dem Gießrad 21 zusammen mit den Kokillen getragen werden. Die Ausfütterung der Kokillen oder die Kokillen selbst bestehen aus Stahl, wenn sauerstofffreies Kupfer vergossen werden soll,oder sind mit Stahl verkleidet.
  • Das aus dem Ofen kommende Metall -wird vorzugsweise in einer Kelle oder Mulde 22 über den Kokillen aufgefangen, um das Entweichen der Gase und den Einguß in die Kokillen zu erleichtern. In dieser Mulde wird ein Metallvolumen von etwa. 2 5 bis 7 5 mm Tiefe aufrechterhalten, während das Metall durch das Loch 23 ausfließt. In manchen Fällen, besonders wenn mehrere Kokillen gleichzeitig, wie in Abb. 4 und 5 gezeigt, vergossen werden sollen, ist ein Trichter 24 unmittelbar über der Mulde angeordnet, dessen Bodenöffnung 25 sich in gleicher Entfernung von beiden Muldenöffnungen 23' befindet, und zwar ungefähr 25 mm über den Muldenboden. Hierdurch wird ein zweites Metallbad für das Entweichen der Gase und für die Beruhigung des Metallflusses erhalten, wodurch ider Metallfluß noch stetiger und gleichförmiger -wird.
  • Wenn es notwendig oder gewünscht ist, so kann das Metall in der Mulde noch durch elektrische Heizwiderstände 26 und 27 erhitzt werden, um das Einfrieren zu verhindern.
  • Nachdem eine gefüllte Kokille von der Gießhaube entfernt ist, wird das Metall in der Kokille; wenn es noch nicht erstarrt ist, vor Luftzutritt geschützt. _ Dies kann zweckmäßig durch Bedecken der Oberfläche mit fein verteilter Kohle oder einem anderen ähnlichen Stoff erfolgen.
  • Bevor das Metall in die Kokillen gegossen wird, werden diese mit einer Aufschlämmung von Knochenkohle und Knochenasche in Wasser mit einer Dichte von 12 bis 22'B6, vorzugsweise 15 bis 2o° B6, überzogen.
  • Durch die Anwendung der Erfindung ist die Dichte der Gußstücke verbessert worden. Äußere und innere Blasen und ähnliche Fehler sind völlig beseitigt, und der Gleichförmigkeitsgrad, mit dem diese Ergebnisse erreicht wurden, ist zu einem Punkt gelangt, an dem fehlerhafte Erzeugnisse und Ausschuß fast ausgeschlossen ist.

Claims (4)

  1. PATRNTANSPRÜciiR: i. Verfahren zum Vergießen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im flüssigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667 070 hergestellt wurden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gießtemperatur von nicht über 1140'C, vorzugsweise von 1125'C, eingehalten wird und io bis So kg in der Minute vergossen -werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, gekennzeichnet durch die Verwendung von stehenden Gießformen aus Stahl oder aus einem anderen Metall, das an den Kokilleninnenwänden mit Stahl verkleidet ist.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießformen gekühlt und auf Temperaturen zwischen 9o und 115°C, vorzugsweise zwischen io5 und i i o° C, gehalten werden.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Gießform, deren Innenwände mit einer Aufschlämmung von Knochenkohle und Knochenasche in Wasser mit einer Dichte von 12 bis 22° Be, vorzugsweiSe 15 bis 2o' B6, überzogen sind.
DEA77453D 1934-10-26 1935-10-26 Verfahren zur Vergiessen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im fluessigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667070 hergestellt wurden Expired DE710509C (de)

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DEA77453D Expired DE710509C (de) 1934-10-26 1935-10-26 Verfahren zur Vergiessen von reinem Kupfer und anderen Metallen, die im fluessigen Zustande leicht an der Luft oxydieren und nach Patent 667070 hergestellt wurden

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1188103B (de) * 1956-05-19 1965-03-04 Demag Elektrometallurgie Gmbh Verfahren zum Schuetzen der feuerfesten Zustellung, insbesondere des Ofengewoelbes eines Lichtbogenofens gegen ueberstarke Waermestrahlung
DE102010056146A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Kienle + Spiess Gmbh Verfahren zur Herstellung von Produkten, die Kupfer oder Kupferlegierung aufweisen, für elektrische Anwendungen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1188103B (de) * 1956-05-19 1965-03-04 Demag Elektrometallurgie Gmbh Verfahren zum Schuetzen der feuerfesten Zustellung, insbesondere des Ofengewoelbes eines Lichtbogenofens gegen ueberstarke Waermestrahlung
DE102010056146A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Kienle + Spiess Gmbh Verfahren zur Herstellung von Produkten, die Kupfer oder Kupferlegierung aufweisen, für elektrische Anwendungen

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