DE2414719C2 - Verfahren zum Gießen von Blöcken - Google Patents
Verfahren zum Gießen von BlöckenInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Blöcken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dieses Verfahren kann vorteil1'aft zum Gießen der
verschiedensten Metalle angewandt werden, jedoch liegt seine Hauptanwendung im Gießen von Stahlblökken,
so daß die folgende Beschreibung in erster Linie auf diese Anwendung gerichtet ist.
Das geschmolzene Metall kann entweder von oben in die Blockkokillen gegossen werden, oder die Blockkokille
kann von unten mit geschmolzenem Metall gefüllt werden.
Beim Gießen von oben, dem sog. fallenden Guß, ist es aus der US-PS 33 08 514 sowie den DE-OS 20 57 787
und 20 57 788 bekannt, nach dem Einfüllen des flüssigen Metalls in die Blockkokille auf die Metalloberfläche als
Lünkervefhütüngsrnittel säurebehandelten Graphit bzw. eine Mischung aus säurebehandeltem Graphit und
wärmedämmenden oder exotherm wirkenden Zusätzen aufzubringen.
Beim steigenden Vergießen von geschmolzenem Stahl in eine Blockkokille wird im allgemeinen die mit
der Luft in Berührung befindliche Oberfläche der Metallschmelze oxydiert, Wobei eine Oxydhaut darauf
gebildet wird. Außerdem pflegt der Block während der Erstarrung mit den Kokillenwänden zu verschweißen,
und das anschließende Abstreifen von der Kokille kann, wenn es nicht unmöglich wird, zu Beschädigung der
Kokillenwand und/oder zu Fehlern in der Oberfläche des Blocks führen.
Bisher wurden diese Nachteile durch Verwendung von Kokillenzusätzen oder -auskleidungen weitgehend
ausgeschaltet. Diese Massen werden auf die Innenfläche
ίο der Kokille aufgetragen oder vor dem Guß in die
Kokille gegeben. Unter der Einwirkung der Hitze des geschmolzenen Metalls schmelzen sie oder zersetzen
sich während des Gießvorganges mit einer resultierenden Flußmittelwirkung oder reduzierenden Wirkung an
der Grenzfläche zwischen geschmolzenem Metall und Kokille und/oder an der Grenzfläche zwischen geschmolzenem
Metall und Atmosphäre. Die für diesen Zweck verwendeten Massen haben jedoch näufig die
Neigung, die Zusammensetzung des vergossenen Metalls, insbesondere an und in der Nähe der
Oberfläche des gegossenen Blockes zu verändern, weshalb gemäß der DE-OS 20 48 203 auch schon die
Verwendung von Flußmittelzusammensetzungen vorgeschlagen wurde, die das Mineral Bisalt erhalten.
Des weiteren wurde auch schon vorgeschlagen, einen Sack mit feinteiligem Kokillenzusatzmaterial in die
Kokille zu hängen. Durch die Hitze des geschmolzenen Metalls zerfällt der Beutel, so daß das Kokillenzusatzmaterial
auf die steigende Oberfläche des geschmolzenen Metalls fallen kann. Durch dieoe Arbeitsweise
werden häufig Teilchen des Kokillenzusatzmaterials im Block eingeschlossen. Die Folge sind metallurgische
Fehler beim Erstarren und anschließendem Walzen des Blocks. Es wurde ferner vorgeschlagen, die vorstehend
genannten Beutel vor dem steigenden Guß auf den Boden der Kokille zu legen. Diese Arbeitsweise hat den
weiteren Nachteil, daß die Beutel höchstwahrscheinlich platzen, so daß das Kokillenzusatzmaterial den Lauf
verstopft.
Die Erfindung richtet sich auf eine Verbesserung des steigenden Gusses von Blöcken durch Verminderung
des Auftretens von Blockfehlern, wie Rissen und Überlappungen, durch Verminderung der Oberflächen
Oxydation und Verbesserung der allgemeinen Oberflächenbeschaffenheit der Blöcke. Die Erfindung stellt sich
ferner die Aufgabe, die Wärmeisolierung an de; Oberseite des Blocks während des Hochsteigens des
geschmolzenen Metalls in der Kokille zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Flußmittel in der Blockkokille als eine
abgebundene Masse vorliegen, die ein oder mehrere Flußmittel enthält, und daß die abgebundene Masse eine
solche Menge expandierbaren Graphits enthält, daß die abgebundene Masse unter der Hitzewirkung des
geschmolzenen Metalls zerfällt.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Während des Gießens wird die abgebundene Masse auf der hochsteigenden Metalloberfläche nach oben
getragen. Die Masse zerfällt durch die Hitze der Schmelze unter Ausdehnung des Graphits und schmilzt
■■ danach unter Bildung einer Flußmitteidecke, auf der
Oberfläche der Schmelze. Dies führt zu einer Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit des gegossenen
Blocks, zu geringerer Oberflächenoxydation und zu einer Verminderung des Ausmaßes von Öberflächeneinschlüssen.
Ferner schützt die Anwesenheit der Masse auf der hochsteigenden Metalloberfläche diese Oberflä-
ehe, die aufgrund des hochsteigenden geschmolzenen Metalls turbulent ist, vor Berührung mit der Atmosphäre.
Die expandierte Masse bildet außerdem eine Schicht mit sehr hohem Wärmeisoliervermögen auf der
Oberfläche der Schmelze, so daß Wärmeverluste aus dem Kopfmetall während des Abgießens verringert
werden.
Expandierbarer Graphit ist ein feinteiliger Graphit, dessen Teilchen sich beim Erhitzen aufblähen und
ausdehnen, wobei eine Porenstruktur von niedriger Dichte und sehr hohem Wärmeisoliervermögen ausgebildet
wird. Diese Graphite können beispielsweise durch Behandlung von flockigem Graphit mit Salpetersäure,
Chromtrioxid oder Perchlorsäure und anschließende Entfernung der überschüssigen Säure durch Waschen
mit Wasser oder durch Neutralisation durch Mischen eines basischen Materials wie Bauxit oder Magnesiumoxid
mit dem behandelten flockigen Graphit hergestellt werden. Das Säur»gemisch kann ein anorganisches
Oxydationsmittel, z. B. Mangandioxyd, Kaliumchlorat oder Kaliumpermanganat, enthalten. Der in dieser
Weise behandelte Graphit dehnt sich durch Erhitzen auf eine gewöhnlich über 1500C liegende Temperatur auf
ein Vielfaches seines ursprünglichen Volumens aus. Verfahren zur Herstellung eines solchen expandierbaren
oder blähbaren Graphits werden in den US-PS 11 37 373 und 33 23 869 beschrieben.
Die abgebundene Masse kann die folgenden Bestandteile in den genannten Mengen enthalten:
Expandierbarer L>raphit
Flußmittel
Bindemittel
0,5-10Gew.-% 60 -90Gew.-%
5-30 Cew.-0/0
35
Die abgebundene Masse kann unter Verwendung beliebiger Bindemittel oder Bindemittelgemische, die
für den Zweck geeignet sind, hergestellt werden. Geeignet als Bindemittel sind beispielsweise organische
Bindemittel wie Naturharze oder synthetische Harze, Gummen, Stärke und Cellulosederivate. Bevorzugt als
Harze werden für diesen Zweck Harnstoff-Formaldehydharze und Phenol-Formaldehydharze. Anorganische
Bindemittel, z. B. Alkalisilicate, kolloidale Oxydsole und Tone, können ebenfalls verwendet werden. Bevorzugt
von diesen anorganischen Bindemitteln werden Natriumsilicat (Wasserglas), kolloidales Kieselsol und Bentonit
oder Bindeton. Eine Kombination von organischen und anorganischen Bindemitteln kann ebenfalls verwendet
werden.
Beliebige Flußmittel, die für die Behandlung von Metallschmelzen bekannt sind, können verwendet
werden. Geeignet sind beispielsweise Eisenoxyd (Fe2O1
oder Fe)O4), Natriumcarbonat (Sodaasche), Kaliumcarbonat,
Alkali- und Erdalkalifluoride, Alkalioxyde oder Stoffe, die Alkalioxyde beim Erhitzen bilden, natürliche
oder synthetische Silicate, z. B. Basalt und Wollastonit, natürliche oder synthetische Borate, z. B. Calciumborat
oder Colemanit, und Flugasche. Gemische dieser Flußmittel können ebenfalls verwendet werden, um
Stoffgemische zu bilden, die der Gießtemperatur des geschmolzenen Metalls angepaßt sind.
Beim Abgießen von Stahlblöcken sind Flugasche, Sodaasche oder Flußspat, gemahlene Hochofenschlakke,
gemahlene Kupölofenschlacke oder Gemische der beiden Schlacken mit geeignetem Schmelzpunkt die
Flußmittel der Wahl. Vorteilhaft wird das Flußmittel in feinteiliger Form Verwendet, wobei die Teilchen
wenigstens teilweise mit dem sehr feinteiligen Kohlenstoff umhüllt sind. Diese umhüllten Flußmittel können
hergestellt werden, indem das feinteiüge Flußmittel mit
einem Teil der feinteiligen Kohle gemischt wird, bis die erforderlichen umhüllten oder teilweise umhüllten
Teilchen erhalten werden. Als Kohlenstoff für die Umhüllung des Flußmittels eignen sich der expandierbare
Graphit selbst, oder es kann zusätzlich eine andere Form von feinteiliger Kohle, z. B. feingemahlener Kjks,
Graphit, Holzkohle oder verbranntes Korkmehl, Lampenruß, Ruß und Acetylenruß, verwendet werden. Die
drei letztgenannten Kohlenstoffe werden bevorzugt, da sie von Anfang an eine kleinere Teilchengröße haben.
Die abgebundene Masse kann ferner beispielsweise anorfanische oder organische Fasern in einer geringen
Menge bis zu 10 Gew.-% enthalten. Hierdurch wird die mechanische Festigkeit des Produkts gesteigert Geeignete
Fasern sind beispielsweise Asbestfasern, Schlakkenwolle.
Glaswolle, Gesteinswolle, Aluminosilicatfasern und Holzzellstoff. Die Einbeziehung von Fasern
wird bevorzugt, wenn die Masse nach einer Aufschlämmungsmethode,
die nachstehend beschrieben wird, hergestellt werden soll.
Feinteiüge feuerfeste Füllstoffe wie Siliciumdioxyd,
Aluminiumoxyd, Magnesiumoxyd, Schamotte, Vermiculit und Perlit, können ebenfalls zugesetzt werden.
Die abgebundene Mssse kann hergestellt v/erden,
indem man die trockenen Bestandteile beispielsweise in einem Kegel-Kreiselmischer mischt, den trockenen
Bestandteilen eine Lösung des Bindemittels gewöhnlich in Wasser zusetzt, die Masse durch Stampfen oder
Pressen in einer geeigneten Form in die gewünschte Form bringt und die geformte Masse nach der
Entformung härtet.
Die abgebundene Masse kann auch hergestellt werden, indem man eine Aufschlämmung der Bestandteile
in einer Trägerflüssigkeit, z. B. Wasser, bildet, die Aufschlämmung in einen Behälter mit einer Siebwand
bringt, die Flüssigkeit aus der Aufschlämmung durch die Siebwand entfernt, wobei sich eine Matte der festen
Bestandteile der Aufschlämmung auf der Siebwand ablagert, die so gebildete Matte von der Siebwand
entfernt und sie trocknet. Die Entfernung der Trägerflüssigkeit kann nach Belieben durch Anwendung von
Druck oder Anlegen von Vakuum erreicht werden. Die Anwesenheit von Fasern in der abgebundenen Masse ist
besonders erwünscht, wenn die Masse aus einer Aufschlämmung hergestellt wird.
Eine abgebundene Masse der folgenden Zusammensetzung:
Flugasche
Calciumborat
Graphit
Calciumborat
Graphit
Expandierbarer Graphit
Phenol-Formaldehydharz
Phenol-Formaldehydharz
65,0 Gew.-%
5,0 Gew.-%
6,0 Gew.-%
4,0 Gew.-%
5,0 Gew.-%
6,0 Gew.-%
4,0 Gew.-%
20.0 Gew.-%
wurde wie folgt hergestellt:
Die Flugasche, das Calciumborat, der Graphit und der expahdierbare Graphit wurden in einem Kegel-Kreiselmischer
trocken gemischt. Den trockenen Bestandteilen wurde eine 60%ige wäßrige Lösung des Phenol-Formaldehydharzes
zugesetzt. Die »grüne« Masse wurde dann in einer Form zu einer Platte von 25 mm Dicke gepreßt.
Die Platte wurde nach der Entformung 2 Stunden bei 150°C gehärtet.
Die Platte wurde dann auf den Boden einer l.S-t-Blockkokille gelegt, worauf geschmolzener Stahl
bei 1650° C im steigenden Guß in die Kokille eingeführt
wurde. Nach dem Erstarren des Stahls wurde der Block von der Kokille abgestreift und untersucht. Er zeigte
geringe Anzeichen von Einschlüssen und Oberflächenoxydation. Die Oberflächenbeschaffenheit war gut.
Claims (7)
1. Verfahren zum Gießen von Blöcken durch steigenden Guß von geschmolzenem Metall, insbesondere
Stahl, in Blockkokillen, wobei vor Beginn des Abgießens in die Blockkokille eine Menge
Flußmitte! gelegt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flußmittel in der Blockkokille als eine abgebundene Masse vorliegen, die ein oder
mehrere Flußmittel enthält, und daß die abgebundene Masse eine solche Menge expandierbaren
Graphits enthält, daß die abgebundene Masse unter der Hitzewirkung des geschmolzenen Metalls
zerfällt
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Flußmittel Eisenoxyd, Alkali-
und Erdalkalifluoride, -carbonate und -oxyde. Silicate,
Borate und/oder Flugasche verwendet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Flußmittel in feinteiliger
Form verwendet und die Teilchen des Flußmittels mit feinteiligem Kohlenstoff umhüllt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine abgebundene Masse
verwendet, die 60 bis 90 Gew.-% Flußmittel, 0,5 bis 10 Gew.-% expandierbaren Graphit und 10 bis 30
Gew.-°/o Bindemittel enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bindemittel Naturharze,
synthetische Harze, Gummen, Stärke, Cellulosederivate. Alkalisilicate, kolloidale Oxydhydrosole
und/oder Tone verwendet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine abgebundene Masse
verwendet, die außerdem einen organischen oder anorganischen Faserstoff enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine abgebundene Masse
verwendet, die außerdem einen feinteiligen feuerfesten Füllstoff enthält.
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