DE758449C - Verfahren zur Herstellung aus dem Schmelzfluss gegossener feuerfester Erzeugnisse - Google Patents

Verfahren zur Herstellung aus dem Schmelzfluss gegossener feuerfester Erzeugnisse

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DE758449C
DE758449C DEC56054D DEC0056054D DE758449C DE 758449 C DE758449 C DE 758449C DE C56054 D DEC56054 D DE C56054D DE C0056054 D DEC0056054 D DE C0056054D DE 758449 C DE758449 C DE 758449C
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DEC56054D
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Harold T Smyth
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Corning Glass Works
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Corning Glass Works
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28BSHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B1/00Producing shaped prefabricated articles from the material
    • B28B1/54Producing shaped prefabricated articles from the material specially adapted for producing articles from molten material, e.g. slag refractory ceramic materials

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  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung aus dem Schmelzfluß gegossener feuerfester Erzeugnisse . Feuerfeste 'Erzeugnisse von vorteilhaften Eigenschaften können bekanntlich durch Schmelzen feuerfester Versätze auf elektrischem Wege und Gießen des geschmolzenen Gutes in geeignete Formen hergestellt werden. Während der folgenden Kühlung verfestigt sich die Schmelze zu einem nicht porösen, hochkristallinen, feuerfesten Körper, wobei die Kristallisation von der Außenfläche der Form nach innen allmählich entsprechend der Mengen an'.latenter Wärme fortschreitet, die aus dieser Außenfläche abgeführt wird. Da jedoch das Volumen jedes kristallinen, feuerfesten Erzeugnisses kleiner ist als das Volumen in geschmolzenem Zustand, " entsteht, wenn die Form nur gerade mit der Schmelze gefüllt wird, ein Lunker. Diese innere Blase in einem gegossenen Körper ist natürlich von Nachteil bei jedem feuerfesten Erzeugnis, welches Korrosionsbeanspruchungen Widerstand leisten soll, wie z. B. solchen, die für-GI'asschmelzöfen Verwendung finden.
  • Zweck der Erfindung ist es, ein wirtschaftliches Verfahren zu schaffen, durch welches die Größe dieses Hohlraums verringert oder die wirksame Wandstärke des ihn umgebenden feuerfesten Materials gesteigert wird.
  • Ein bekanntes Verfahren zur Verringerung der Größe dieses Lunkers besteht darin, dem gegossenen Körper aus einem Schmelzebehälter zusätzlich geschmolzenes Material zuzuführen, welches in die Hohlräume des Gußkörpers eindringt, nachdem dieser teilweise verfestigt ist. Die Anwendung dieses Verfahrens ist dadurch beschränkt, daß die zusätzliche Schmelze praktisch mit der gleichen Geschwindigkeit erstarrt wieder lIanptgußkörper, so daß, damit in den letzten Stufen der Kristallisation des Hauptgußkörpers noch geschmolzenes Material vorhanden ist, der Behälter für die zusätzliche Schmelze .praktisch - ebenso groß sein müßte wie dez @Gußkörper selbst. Dies ist offenbar unwirtschaftlich, und in der Praxis wird ein Nachgießbehälter, der vielleicht io°/o des Inhalts der Hauptform aufnimmt, verwendet. Das, ist im allgemeinen ausreichend, da der größte Teil des Volumens *des Gußkörpers in der äußeren Schale liegt, welche verhältnismäßig schnell erstarrt. Im Fall eines Körpers von Kugelform beispielsweise sind bereits 7/a des Gesamtvolumens erstarrt, wenn der Durchmesser des geschmolzenen Kerns halbiert ist.
  • Da das in dem Nachgießbehälter erstarrte Material Abfall darstellt, ist es zweckmäßig, nur kleine Behälter dieser Art aufeinanderfolgend zu entleeren. Praktisch werden nur zwei Behälter üblicherweise verwendet wegen der Schwierigkeit, durch die Gießöffnung in den Hohlraum einzudringen, um das Nachfüllen zu ermöglichen. Das auf diese Weise in den Hohlraum eingegossene Schmelzgut verringert selbst beim Erstarren sein Volumen, und es wird ein Hohlraum von kleineren Abmessungen belassen, so daß der Fehler, der durch die Anwendung dieses INTachgießverfahrens ausgeglichen werden soll, nicht völlig behoben wird.
  • Eine weitere Maßnahme zu dem Zweck, die Nachteile, die durch das Entstehen des erwähnten Hohlraums bei dem beschriebenen Gießverfahren bedingt sind, zu vermeiden, ist die, die örtliche Lage dieses Hohlraums innerhalb des gegossenen Körpers so zu beeinflussen, daß er sich an einer Stelle befindet, wo sein Vorhandensein den Verwendungszweck des Gußkörpers am wenigsten ungünstig beeinflußt. So befindet sich für einen Gußkörper, der als Wannenstein verwendet werden soll und Abmessungen von etwa 45,7 cm Breite, 3o,5 cm Dicke und einer Länge, die von der Tiefe der Glasmasse abhängt, beispielsweise 101,5 cm, besitzt, der logisch günstigste Platz für die Gußöffnung an der äußeren 457X 10 1,5 cm großen, dem Glas abgekehrten Fläche. Da jedoch das Maß der Korrosionsangriffe mit der Vergrößerung der Entfernung vom Schmelzespiegel nach unten abnimmt, ist der sicherste Ort, d. h. der, an welchem der Lunker am wenigsten stört, nahe der 45,7X30,5 cm großen Endfläche, auf welcher der Block steht. Die Lage der Eingußstelle an diesem Ende würde jedoch gefährlich sein, da geschmolzenes Glas, welches unterhalb des Blocks hindurchsickert, lediglich eine dünne Schale zu durchdringen hätte, um in den Hohlraum einzudringen und nun den Stein von innen aus allseitig gleichzeitig anzugreifen. In einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag sind verschiedene Möglichkeiten zur Änderung der örtlichen Lage des Hohlraums nach dem Gießen des Blocks in seiner üblichen Lage beschrieben, nämlich ein folgendes Kippen, Schaukeln oder Drehen des Gußkörpers. Ein Stein von den oben beispielsweise angegebenen Abmessungen würde nach diesen Vorschlägen auf seiner 45,7X101,5 cm großen Fläche gegossen werden, um so die Eingußsteil'e auf die Rückseite der Steine zu verlegen, und der Gußkörper nach Entleerung der Gießkelle gekippt werden, so daß, nachdem eine teilweise Kontraktion des Volumens erfolgt ist, das noch geschmolzene Gut im Innern des nunmehr angehobenen Endes nach unten sickert und die Mitte des Körpers ausfüllt. Ein so hergestellter Block würde dann auf dem Ende, -an welchem sich der Hohlraum befindet, stehend verwendet werden, wo er durch die beschriebene Maßnahme eine glatte und verhältnismäßig dicke Schale besitzt, die vor dem Kippen des Blocks erstarrt war.
  • Gemäß der Erfindung wird die vorstehend erläuterte Kipptechnik mit der Nachfülltechnik kombiniert, und es wird so eine außerordentliche Verbesserung dadurch erzielt, daß bei einem gekippten Block eine wesentlich vollkommenere Nachfüllung erreicht werden kann als dann, wenn diese Nachfüllung in horizontaler Lage des Gußkörpers vor sich geht.
  • In den Abbildungen, in welchen einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, ist das neue Verfahren schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i das Gießen eines Blocks in der bisher üblichen Weise und die sich hierbei ergebende Ausbildung und Lage des Lunkers; Fig. a, 3 und 4 veranschaulichen' aufeinanderfolgende Stufen beim Gießen eines Blocks nach dem Verfahren entsprechend der Erfindung, und Fig. 5 stellt einen Schnitt durch einen nach der Erfindung gegossenen Block dar.
  • Die überraschenden Ergebnisse, welche, wie oben erwähnt, durch Anwendung der neuen Verfahren erzielt werden, sind aus dem Charakter des Hohlraums, der in beiden Fällen verbleibt, erkennbar. Beispielsweise stellt in Fig. I I das am Boden des Gießbehälters erstarrte Gut nach Entleerung desselben dar, 2 den Lunker, der sich als Folge der Kontraktion des Gußkörpers beim Erstarren ergibt, 3 den verfestigten kompakten Teil des Gußkörpers, q. die Form, in welcher der Block gegossen worden ist, und 5 den Gießbehälter. Bei einem rechteckigen Wannensteinblock, wie er hier dargestellt ist, mit Abmessungen von beispielsweise 3o,5X45,7Xio6,7 cm, der normalerweise 30,5 cm tief auf seiner größten Seite liegend gegossen wird, schreitet die Kristallisation und Erstarrung im Innern des Blocks in Richtung nach innen zu von allen Seiten fort, solange die Entleerung des Gießbehälters dauert. Von diesem Zeitpunkt an sinkt der Spiegel der in der Form befindlichen flüssigen Masse wegen ihrer weiterenKontraktion ab, und es bildet sich der Lunker, während je nach der Isolation der Gußform die Kristallisation im Innern des Gußkörpers von den Seiten und vom Boden und den Enden aus fortschreitet. Der in einem solchen horizontal liegenden Gußkörper entstehende Lunker besitzt daher eine verhältnismäßig große flächenmäßige Ausdehnung, jedoch ist sie nur wenige Zentimeter tief. Ferner stellt dieser Lunker im allgemeinen nicht einen gleichmäßigen Hohlraum dar, sondern weist in der Regel quer liegende feine und dünne Scheidewände auf, die entweder eine Folge eines Überlaufens der Flüssigkeit beim Gießen oder einer ungleichmäßigen Isolation der Form oder schließlich irgendwelcher Zufälligkeiten beim Wachsen der Kristalle sein können. In jedem Fall sind die Kanäle innerhalb des Lunkers eng und unregelmäßig.
  • Ein feuerfestes Material, welches in Berührung mit-- ungeschmolzener Masse geschmolzen wird, wird nur wenig über seinen Erstarrungspunkt erhitzt und erstarrt daher sehr schnell, wenn es mit einer kälteren Fläche in Berührung kommt. Wenn solches Material in den verhältnismäßig dünnen Lunker 2 der Fig.i eines in horizontaler Lage gegossenen Körpers eingegossen wird, kann dieses schnelle Erstarren die Durchtrittswege bei einem langsamen Gießen verschließen, oder das geschmolzene Material kann bei schnellem Gießen Luft in sich einschließen, so daß in dem einen wie in dem anderen Fall die von der Eingußstelle am weitesten entfernt liegenden Hohlräume vielleicht nur unvollständig gefüllt werden. Da nun der Hauptzweck des Verfahrens der ist, die Dicke eines kompakten feuerfesten Erzeugnisses, insbesondere nach der Seite hin, welche mit dem Glasspiegel in Berührung kommt, zu steigern, wird dieser Zweck in einem gewissen Maße illusorisch durch das Vorhandensein von Aasen an unbekannten Stellen.
  • Andererseits nimmt, wenn ein solcher Gußkörper gekippt wird, um den Lunker nach dem einen Ende zu verlagern, die Oberfläche der freien Flüssigkeit in erheblichem .Maße ab. Da der Rauminhalt des Hohlraums der gleiche bleibt, ist deshalb ihre Tiefe zwangsläufig größer, und es ergibt sich ein leichter ausfüllbarer Lunker. Wenn geschmolzenes Material in einen solchen Lunker von gewissermaßen konzentrierter Gestalt, der sich beim Kühlen in gekippter Lage ergibt, gegossen wird, wird die Wirksamkeit dieses Nachgießens erheblich gesteigert, und es verbleiben in dem unteren Teil des ursprünglichen Lunkers keine ungefüllten Hohlräume. Hierdurch wird erreicht, daß das endgültige Gußerzeugnis seine noch verbleibenden Hohlräume an der günstigsten Stelle besitzt und ferner, daß der Hohlraum erheblich kleiner ist als der, welcher beim Nachfüllen eines in horizontaler Lage gekühlten Gußkörpers verbleibt.
  • Um das neue Verfahren ausführlicher zu veranschaulichen, wird im folgenden das zum Gießen eines Wannensteins angewendete Verfahren beschrieben.
  • Die Form wird mit ihrer langen Achse horizontal liegend angeordnet, so daß die größte Seitenfläche nach unten kommt. Die Eingießform kann, statt in der Mitte des Gußkörpers angeordnet, nach dem Ende desselben, welches später angehoben werden soll, verschoben werden, da der Kippwinkel erhöht werden kann, ohne die Entleerung des in der Eingießform befindlichen Schmelzgutes zu hindern. Der Block wird nach dem Gießvorgang ohne Entfernung der Eingießform wenige Minuten später in einem solchen Winkel' gekippt, wie er etwa aus Fig. 2- ersichtlich ist, nämlich einem solchen, daß das Schmelzgut gleichzeitig aus der Eingießform und in dem Maße, in welchem die Kontraktion stattfindet, von dem angehobenen Ende der Hauptform nach unten fließet< kann. Um die Zeitdauer der Entleerung der Gießform zu verlängern und die Menge an Schmelzgut zu verringern, welches durch Erstarren in der Eingießform selbst verlorengeht, empfiehlt es sich, die Eingießform wie die Hauptform zur Zurückhaltung der Wärme mit einem isolierenden Pulver 6 zu bedecken. Nachdem das Innere des Blocks weitgehend verfestigt worden ist, wobei der Lunker 20 in der in Fig. 3 ersichtlichen Lage verbleibt, wird die in der Eingießform 5 gebildete Schale aufgebrochen, das Loch in dem Lunker durch Durchstoßen mittels einer Stange erweitert, eine andere Eingießform 5 über das Loch gesetzt, und es erfolgt nunmehr das Nachfüllen des Lunkers in horizontaler Lage des Güßkörpers, wie die Fig. 4 erkennen läßt. Praktisch läuft aus der zweiten Eingießform nur sehr wenig Schmelze aus, und sie braucht daher nicht groß zu sein. Wenige Minuten sind ausreichend, um eine verschließende Schicht zum Erstarren zu bringen, die hinreichend dick ist, um dem Flüssigkeitsdruck zu widerstehen, worauf der Block wieder in gekippte Lage gebracht wird. Da nunmehr die Ermöglichung des Zufließens aus der Eingießform nicht mehr berücksichtigt zu werden braucht, kann jetzt, falls erwünscht, der Kippwinkel gesteigert werden. Das endgültige Kühlen in dieser Stellung ergibt einen kleinen noch verbleibenden Lunker 2b in der in Fig. 5 dargestellten örtlichen Lage. Das Gewicht des Blocks ist ein Anzeichen für die Wirksamkeit des Nachfüllvorgangs, und. es zeigt sich, daß durch das neue Verfahren schwerere Blöcke erhalten werden.
  • Im allgemeinen kann das neue Verfahren mit guten Ergebnissen immer dann angewendet werden, wenn durch das Kippen die Flächengröße der flüssigen Oberfläche von noch nicht erstarrtem Schmelzgut erheblich verringert wird, -so daß sich ein Hohlraum von kompakterer Gestalt ergibt. Als weitere Beispiele von dieser Vorbedingung entsprechenden Fällen seien die folgenden erwähnt: i. Es ist erwünscht, einen Block herzustellen, der in der Längsrichtung in der oberen Schicht der Seitenwandung einer Glaswanne Verwendung finden soll. Da das Höchstmaß an Korrosion im Niveau des Schmelzespiegels eintritt, ist die günstigste Lage des Lunkers die an der unteren Außenkante. Wenn der Block beispielsweise 45,7 cm hoch, 30,5 cm dick und 61 cm lang ist, wäre er auf der 45,7X6i-cm-Fläche zugießen und die45,7-cm-Achse dann nach oben zu kippen, um nunmehr den Lunker längs der aufgerichteten langen 6i-cm-Achse zu konzentrieren. Obwohl` der Lunker dann immer noch lang sein wird, ist doch seine Breite erheblich verringert und seine Tiefe gesteigert, beides als Folge des Kippens mit dem Ergebnis, daß ein kompakter, leicht füllbarer Hohlraum gebildet wird.- Der fertige nachgefüllte Gußkörper wird in die Wanne mit der Eingußstelle nach außen und der Kante, an welcher der Hohlraum liegt, nach unten eingebaut.
  • 2. Es soll ein Eckstein für einen Einlagevorbau einer Glaswanne in einem Arbeitsgang hergestellt werden. In diesem Fall wird die in die Wanne vorspringende Kante in hohem :Maße der Korrosion durch die frische Glasmasse ausgesetzt, und die am wenigsten ungünstige Lage des Lunkers ist die dieser Kante diagonal entgegengesetzte unten am Boden. Wenn der Stein Allmessungen von 45,7X45,7 cm und ioi,5 cm Höhe besitzt, wird er auf einer der 45,7Xioi,5-cm-Flächen gegossen und dann eine Ecke dieser Fläche angehoben. In diesem Fall wird die freie Oberfläche der noch flüssigen Masse sowohl in bezug auf ihre Länge als auch auf die Breite verkleinert, und es entsteht ein für das Nachfüllen sehr geeigneter kompakter Lunker. Der Stein wird in die Wanne so eingebaut, daß die Ecke, in welcher sich der verbliebene kleine Hohlraum befindet, unten, von dem Glasinhalt der Wanne entfernt, liegt.

Claims (4)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung eines aus dem Schmelzfluß gegossenen feuerfesten Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet, daß der gegossene Block nach teilweiser, jedoch vor vollständiger Verfestigung gekippt und nunmehr der infolge der Kontraktion des zunächst eingegossenen Materials entstandene Hohlraum durch Zufuhr weiteren Schmelzgutes ausgefüllt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Kippen des Blocks die erstarrte Schale an der Eingußstelle aufgebrochen bzw. die Eingießform entfernt wird und nunmehr das Nachfüllen des entstandenen Hohlraums erfolgt.
  3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Gießen des Blocks mit einer seiner Oberflächen in horizontaler Lage und folgendem Kippen der Hohlraum, der durch die Kontraktion der ursprünglich die Form - erfüllenden Schmelze gebildet worden ist, in eine tiefer als die Eingußöffnung, durch welche das Auffüllen vor sich geht, gelegene Stellung gebracht wird.
  4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Verfestigung der Oberfläche des nachgefüllten Schmelzgutes in einer Lage, in welcher sich der Hohlraum, der durch die Kontraktion des ursprünglich in die Form eingegossenen Schmelzgutes gebildet wurde, tiefer als die Eingußöffnung befindet, der Block wieder in die ursprüngliche Lage gebracht wird.
DEC56054D 1939-12-07 1940-10-15 Verfahren zur Herstellung aus dem Schmelzfluss gegossener feuerfester Erzeugnisse Expired DE758449C (de)

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