DEP0042530DA - Gießverfahren für metallische Blöcke, insbesondere Stahlwerksblöcke und Vorrichtung dazu - Google Patents

Description

Beim Giessen von metallischen Blöcken, insbesondere von Blöcken in Stahlwerken, müssen durch Einhalten besonderer Bedingungen während des Gusses mannigfache Ergebnisse bezüglich der Ausbildung des Blockes erzielt werden. Abgesehen davon, dass die Oberfläche des Blockes einwandfrei sein muss, sodass möglichst wenig oder überhaupt keine spanabhebende Bearbeitung vor der weiteren Warmverarbeitung erforderlich ist, muss vor allen Dingen der Guss in jeder Beziehung dicht sein. Das bezieht sich nicht nur darauf, dass der Block keine Blasen aufweisen soll, sondern auch darauf, dass Lunker in jeder Form vermieden werden. Vor allem soll der Stahl keinen Fadenlunker und nach Möglichkeit auch keinen Kopflunker enthalten.

Bislang wurden diese Ergebnisse durch besondere Formgebung der Kokille, durch Variierung der Giesstemperatur und der Giessgeschwindigkeit und durch Anordnung von Hauben erzielt, wobei aus den Hauben länger flüssig bleibender Werkstoff in dem sich ausbildenden Lunker nachgezogen und dieser so gefüllt werden konnte. Trotz aller Bemühungen in dieser Richtung mit Hilfe der erwähnten Methoden sind Erfolge nicht immer oder in nicht ausreichendem Masse eingetreten. Zum mindesten aber hat sich stets ein mehr oder minder grosser Abfall durch die Haube ergeben, in der ein Teil des eingegossenen Werkstoffes erstarrt. Die Werkstoffverluste, die auf diese Weise eintreten, sind nicht unerheblich und es kommt, wie bereits ausgeführt, hinzu, dass trotz dieser Massnahme in grossem Umfange Blöcke erzielt werden, die

Schwindungshohlräume enthalten, wobei diese Erscheinungen durch die Wahl der Giesstemperatur und Giessgeschwindigkeit, wahlweise Anwendung von Oberguss und Unterguss sowie durch geeignete Ausbildung der Kokille zwar gemildert, aber nicht vermieden werden können.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, dass vollkommen dichte, lunkerfreie Blöcke mit einwandfreier Oberfläche herzustellen gestattet, wobei gleichzeitig Verluste durch Hauben- oder Kopfteile nur in ganz geringem Masse bzw. nicht entstehen.

Zur Lösung dieser Aufgabe soll der Block planmässig gekühlt werden, wobei gleichzeitig flüssiger Stahl aus der Haube nachgesaugt wird, um den sich ausbildenden Lunker jeglicher Form vollkommen auszufüllen. Es ist zwar schon vorgeschlagen worden, beispielsweise Stahlwerksblöcke zu kühlen, wobei indes stets der gesamte Block bzw. die gesamte Oberfläche erfasst wurde, während es nach den Erkenntnissen des Erfinders darauf ankommt, eine planmässige Kühlung durchzuführen, die in ganz bestimmtem Sinne mit der Erstarrung des Blockes fortschreitet, wobei es ferner darauf ankommt, sich einstellende Wärmeisolationswirkungen auszuschalten. Bekanntlich löst sich der Block nach dem Eingiessen mit seiner erstarrten Randzone leicht von der Oberfläche der Kokille ab. Es bildet sich also ein Luft- oder Gaspolster zwischen Blockoberfläche und Kokillenwandung, das den Wärmeaustausch beeinträchtigt. Es kommt mithin nicht zu der gewünschten raschen Abkühlung des Blockes, sondern in gewissen Grenzen zu einer Verlangsamung der Abkühlung, die nicht ohne Einfluss auf die Erstarrungsbedingungen des Blockes ist.

Dem gegenüber wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, die Kokille kurz nach vollendetem Guss bzw. nach Bildung einer hinreichend starken erstarrten Randzone zu strippen und die Blockoberfläche alsdann von unten nach oben fortschreitend abzukühlen. Das Abkühlen erfolgt vorzugsweise durch Aufspritzen von Wasser, kann aber auch in besonderen Fällen mit Pressluft durchgeführt werden.

Bei der Durchführung dieses Verfahrens sind grundsätzlich zwei Wege möglich.

Das Strippen und das Kühlen können gleichzeitig erfolgen.

In diesem Falle erfolgt das Strippen und das Kühlen der nach und nach aus der Kokille austretenden Blockoberfläche im Tempo der Erstarrung der Oberflächenschichten, während das Blockinnere flüssig bleibt, bzw. zeitlich später erstarrt, sodass ständig flüssiger Werkstoff aus der Haube nachgesaugt wird.

Die Haube aus feuerfestem Werkstoff wird so ausgebildet, dass sie sich durch die nach oben gestrippte Kokille frei hindurchbewegen kann und somit nach vollendetem Strippen oben auf dem fertigen Block sitzt und dort abgehoben werden kann. Die Kokillen werden bei diesem Verfahren im Gegensatz zu der sonst üblichen Form nicht konisch gestaltet oder höchstens von unten nach oben ganz geringfügig verjüngt. Die Haube kann am oberen Rand der Kokille durch geeignete Mittel festgehalten werden, die sich aus der Praxis für jeden Fachmann von selbst ergeben. Das Nachsaugen flüssigen Werkstoffes zur Füllung des Lunkers gelingt nach diesem Verfahren insbesondere deshalb, weil die nicht gekühlte, sondern vielmehr sogar noch wärmeisolierte Haube gegenüber dem positiv gekühlten Block relativ länger flüssig bleibt, als dies bei sonstigen Giessverfahren der Fall ist. Das Volumen der Haube wird so bemessen, dass hinreichend flüssiger Stahl während der Erstarrung zum Nachsaugen vorhanden ist, um so den Block bis an die Haube vollkommen dicht erstarren und den verlorenen Kopf praktisch ganz verschwinden zu lassen. Auf diese Weise wird ein möglichst hohes und verlustloses Ausbringen bie der Verarbeitung erzielt.

Der andere Weg besteht darin, nach hinreichend starker Erstarrung der Randzone den Block ganz zu strippen und ihn alsdann von unten nach oben fortschreitend zu kühlen, wobei flüssiger Werkstoff aus der Haube nachgesaugt wird. Das Strippen erfolgt hierbei entweder nach oben oder nach unten. Sofern eine gewisse geringfügige Konizität für die Kokille angewendet wird, muss diese selbstverständlich in der einen oder anderen Richtung verlaufen, je nachdem ob nach oben oder nach unten gestrippt werden soll. Ferner muss in jedem Falle dafür gesorgt werden, dass der verlorene Kopf und vor allem auch die Haube so ausgebildet sind, dass das Strippen ungestört erfolgen kann und nach vollendetem Strippen die Haube unverrückt auf dem Blockkopf sitzt.

Die Wirkung der planmässigen Kühlung der Blockoberfläche in Verbindung mit dem Nachsaugen aus der wärmeisolierenden Haube ist praktisch die gleiche wie bei dem Verfahren, bei welchem der nach aus der Kokille austretende Block im Tempo des Strippens gekühlt wird. Welche Methode im Einzelfall anzuwenden ist, ergibt sich jeweils auf Grund der örtlich gegebenen Verhältnisse. Selbstverständlich können sich bei der Ausführung des Verfahrens Abwandlungen ergeben, die aber eine Abweichung von der Erfindung nicht darstellen, vielmehr dadurch angezeigt sind, dass das Verfahren jeweils durch Versuche auf die Erfordernisse des einzelnen Werkstoffes, insbesondere der einzelnen Stähle, eingestellt werden muss. Die starke Abkühlung wirkt verdichtend auf das Gefüge des Blockes und unterstützt somit die durch die Kühlwirkung in erster Linie erreichte planmässige Füllung der Lunkerhohlräume in einem Sinne, dass selbst Fadenlunker unter allen Umständen vermieden werden. Das Mass der Kühlung muss aber so eingestellt werden, dass ein Reissen des erstarrten Blockes infolge dieser Spannungen ausgeschlossen bleibt. Das Mass der Abkühlung ist somit bei den einzelnen Werkstoffarten und auch bei den einzelnen Stahlsorten unterschiedlich, ergibt sich aber für den Fachmann auf Grund versuchsmässiger Erfahrungen.

Das Verfahren kann in Verbindung mit zweckentsprechend ausgestalteten Giessgrubenmitteln angewendet werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, derart zu verfahren, dass die Kokillen auf einen Drehtisch aufgestellt werden. Mit Hilfe dieses Drehtisches werden die Kokillen der an einer Stelle verbleibenden Pfanne bzw. deren Ausguss zugeführt. Nachdem eine Kokille gefüllt ist, wird der Drehtisch um einen weiteren Schritt gedreht, sodass die nächste Kokille unter die Pfanne gerät, während die bereits gefüllte Kokille der Strippstelle zugeführt wird. An der Strippstelle wird, wie oben dargestellt, nach kurzer Zeit mit dem Strippen begonnen, wobei beispielsweise mittels einer zweckmässigerweise aufklappbaren Ringdüse, die um den Block herumgeführt wird, das Kühlmittel der Oberfläche zugeleitet wird. Vornehmlich wird mit Wasser, und zwar unter Anwendung grosser Flüssigkeitsmengen, zu kühlen sein. Der Drehtisch wird infolgedessen mit Vertiefungen, Kanälen oder dergleichen versehen, die einen Abfluss des Wassers gestatten, ohne dass sich durch die Wassermengen

Störungen des an benachbarter Stelle durchgeführten Gusses der anderen Kokillen ergeben. Im allgemeinen wird es zweckmässig sein, das Kühlwasser letztlich durch einen zentralen Kanal in der Achse des Drehtisches abzuführen.

Beispielsweise kann auch die Kokille feststehend angeordnet werden, währen der gegossene Block absenkbar ist derart, dass beim Absenkungsvorgang gleichzeitig eine Kühlung des Blockes durch eine Ringdüse mit Wasser oder Luft erfolgt.

Bei der Durchführung des Verfahrens und der Gestaltung der erforderlichen Giessgrubeneinrichtungen sind Abweichungen möglich, ohne dass hierdurch der Grundgedanke der Erfindung verlassen würde, zumal ohnehin die einzelnen Verfahrensschritte auf den jeweilig zur Verarbeitung gelangenden Stahl abgestellt werden müssen. Das Verfahren ist ferner nicht nur für Stahl- und Stahllegierungen aller Art verwendbar, wobei sich besondere Vorteile bei den sogenannten Spezialstählen ergeben, sondern sinngemäss auch für Metall und Metallegierungen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Giessen von metallischen Blöcken, insbesondere von Stahlwerksblöcken, dadurch gekennzeichnet, das die Kokille kurz nach vollendetem Guss bzw. nach Bildung einer hinreichend starken erstarrten Randzone gestrippt und die Blockoberfläche, insbesondere durch Aufspritzen von Wasser, von unten nach oben gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strippen und das Kühlen der nach und nach aus der Kokille austretenden Blockoberfläche im Tempo der Erstarrung der Oberflächenschichten erfolgt, während das Blockinnere flüssig bleibt bzw. zeitlich später erstarrt, sodass ständig flüssiger Werkstoff aus der Haube nachgesaugt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Block nach hinreichend starker Erstarrung der Randzone ganz gestrippt und der Block von unten nach oben fortschreitend unter Nachsaugen flüssigen Werkstoffes aus der Haube gekühlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Haube aus keramischem, feuerfestem Werkstoff verwendet wird, die sich durch die nach oben gestrippte, höchstens schwach konische Kokille frei hindurchbewegen kann.

5. Verfahren nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillenform einschliesslich verlorenem Kopf so ausgebildet wird, dass das Strippen einwandfrei entweder nach unten oder nach oben erfolgen kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen der Haube so bemessen wird, dass hinreichend flüssiger Stahl während der Erstarrung zum Nachsaugen vorhanden ist, um so den Block bis an die Haube vollkommen dicht erstarren und den verlorenen Kopf praktisch verschwinden zu lassen.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kokillen auf einen Drehtisch aufgestellt sind, der mit Abflusskanälen für das Kühlwasser versehen ist und mit Hilfe dessen die Kokillen jeweils der Stahlpfanne und der Strippstelle durch Drehen zugeführt werden.