DE2737775C3

DE2737775C3 - Verfahren zum Ausbessern einer Blockgießform

Info

Publication number: DE2737775C3
Application number: DE19772737775
Authority: DE
Inventors: Micheal Donald Ellwood City Pa. Labate
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1977-08-22
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE2737775A1; DE2737775B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ausbessern einer Blockgießform mit einem erodierten Bereich in deren Hohlraum bekannter ursprünglicher Abmessung, gemäß dem man den erodierten Bereich reinigt, eine metallerzeugende exotherme Masse mit zur Bildung eines zum Schmelzen der Masse geeigneten Thermits ausreichenden Mengen an Eisenoxid und m> metallischem Aluminium im erodierten Bereich anordnet, die Masse zur Erzeugung einer geschmolzenen Masse im erodierten Bereich zündet und die geschmolzene Masse im erodierten Bereich zur Auffüllung des Hohlraumes in der Form entsprechend der bekannten hs ursprünglichen Abmessung erstarren läßt.

Ein solches Verfahren ist aus der US-PS 40 05 742 bekannt. Danach wird eine metallerzeugende exotherme Masse verwendet, die außer Eisenoxidpulver und Aluminiumpulver in vorzugsweise stöchiometrischem Mengenverhältnis auch Magnesium, Kalzium, Silizium und Kalzium-Silizium statt des Aluminiums enthalten kann. Mit dieser Masse wird der erodierte Bereich einer Blockgießform zum Teil mit dem bei der exothermen Reaktion entstehenden Metall und im übrigen mit der gebildeten Schlacke ausgefüllt, um apparative Schwierigkeiten bei einer vollen Ausfüllung des erodierten Bereichs mit Metall zu vermeiden.
Aus »Römpp, Chemielexikon«. 5. Aufl, Spalten
188/189, ist es für Thermitmassen bekannt, Zusätze von Mangan, Silizium, Vanadin und Titan zu verwenden.

»Ullmanns Encyklopädie der technischen Chemie«, 3. Band, 1953, Seiten 428 bis 436, ist zu entnehmen, daß man für aluminothermische Zwecke außer Aluminium und Eisenoxid auch Silizium, Ferrosilizium und Oxide des Mangans, Titcns, Chroms oder anderer Metalle einsetzen kann.

Andererseits ist aus der DE-OS 25 49 543 ein Verfahren zum Einbringen von flüssigem Eisen in Vertiefungen bei einem Eisenkörper bekannt, bei dem ein mittels einer Graphitelektrode erzeugter elektrischer Lichtbogen auf ein metallothermisches Gemisch solange zur Einwirkung gebracht wird, bis die Vertiefung mit flüssigem Eisen ausgefüllt ist, wobei die Schmelze durch die Graphitelektrode aufgekohlt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sich erodierte Bereiche einer Blockgießform voll mit einem Metall gleicher Analyse wie der der Blockgießform füllen lassen und eine einwandfreie geschweißte physikalische Bindung des Füllmetalls mit dem Metall der Blockgießform erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als exotherme Masse eine Masse, die metallisches Aluminium, Wollastonit, Ferrosilizium, Mangandioxid, feinen Eisenzunder und Graphit enthält, verwendet wird.

Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Erfinciungsgemäß ordnet man also nach dem Reinigen des erodierten Bereichs im Hohlraum einer Blockgießform eine geeignete Menge der beanspruchten exothermen Masse in dem erodierten Bereich an, zündet sie und schließt die dadurch erzeugte Metallschmelze in dem erodierten Bereich ein, wodurch eine einwandfreie schweißungsgebundene Flickauflage einer der Blockgießform entsprechenden Zusammensetzung den erodierten Bereich ersetzt und die Blockgießform instandsetzt, so daß sie zur erneuten Aufnahme von Metallschmelze zur Bildung eines Blocks darin geeignet gemacht wird.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erodierte Blockgießform mit weiterein oberen Ende und einem zur Instandsetzung vorbereiteten erodierten Bereich;

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der in F i g. 1 dargestellten Blockgießform mit einer im erodierten Bereich angeordneten und darin eingeschlossenen exothermen Masse;

F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der Blockgießform nach F i g. 1 zur Veranschaulichung der instandgesetzten Blockgießform;

Fig.4 einen Vertikalschnitt eines Teils einer Block-

gießform mit weiterem unteren Ende und einem teilweise zur Instandsetzung vorbereiteten erodierten Bereich darin;

Fig.5 einen Vertikalschnitt der Blockgießform in Fig.4 mit einer im erodierten Bereich angeordneten und darin eingeschlossenen metallerzeugenden exothermen Masse; und

Fig.6 einen Vertikalschnitt durch einen Teil der Blockgießform in F i g. 4 und 5 nach der Instandsetzung.

Als erstes Ausführungsbeispiel erkennt man in F i g. 1 eine Blockyießform 10, die entweder aus Eisen oder aus Stahl sein kann, und man bemerkt, daß es sich um eine Blockgießform mit weiterem oberen Ende handelt, bei der ein darin geformter erstarrter Block durch einen Abziehvorgang daraus entfernt wird, der den darin gebildeten Block nach oben heraushebt. Man erkennt weiter den Hohlraum 11 in der Blockgießform 10 und am Boden des Hohlraums 11 einen erodierten Bereich 12, wie er infolge des fortgesetzten Gießens von Metallschmelze in die Blockgießform auftritt Der erodierte Bereich f2 macht die Biockgießform für eine weitere Verwendung ungeeignet, da sich der Block beim Abkühlen in der Form verriegelt und nicht daraus abgezogen werden kann.

Man erkennt in Fig. 1, daß der Bereich 12 gereinigt wurde, um von Zunder und anderen Verunreinigungen frei zu sein, und daß eine Mehrzahl von nach außen gerichteten Sacklöchern 13 in das restliche Metall der Blockgießform 10 vom erodierten Bereich 12 aus gebohrt sind. Diese Löcher können im wesentlichen jo halbwegs in das restliche Metall der Blockgießform 10 reichen. Die so vorbereitete Blockgießform wird vorzugsweise, wenigstens im erodierten Bereich 12, auf eine Temperatur erhitzt, die von 37,8 bis 204,4⁰C oder mehr variieren kann, und in F i g. 2 sieht man, daß eine r> metallerzeugende exotherme Masse 14 im erodierten Bereich 12 in der Blockgießform 10 angeordnet ist, die gezündet wird und darin durch ein vorzugsweise mit einem Isolierbauteil 16 bedecktes Metallstück 15 eingeschlossen ist. Das Metallstück 15 und der Isolierbauteil 16 sind vorzugsweise von einer der gewünschten Form des unteren Endes des Hohlraums

11 in der Blockgießform 10 entsprechenden Form. Die metallerzeugende exotherme Masse, die noch näher beschrieben wird, erzeugt Metallschmelze, die in die Löcher 13 fließt und den erodierten Bereich 12 ausfüllt und nach dem Erstarren einen schweißungsgebundenen Flickauftrag bildet, der den früheren erodierten Bereich

12 ausfüllt. Beim Abkühlen können das Metallstück 15 und/oder der Isolierbauteil 16 von dem aus der 5u metallerzeugenden exothermen Masse 14 gebildeten Flickauftrag entfernt werden, und, wie Fig.3 zeigt, werden so die ursprüngliche und erwünschte Gestalt und Fläche des Hohlraums 11 in der Blockgießform 10 wiedererhalten.

In Fig.3 erkennt man noch, daß ein Schutzmetallüberzug 17 aus einem erwünschten Schweißstabmetall anschließend durch Lichtbogen- oder Flammenschweißen über dem aus der metallerzeugenden exothermen Masse 14 gebildeten Flickauftrag abgeschieden und zu m> den den Hohlraum 11 '"., '^r Blockgießform 10 begrenzenden Flächen hin gefachen ist.

Man erkennt so, daß das aus der metallerzeugenden exothermen Masse gebildete Flickmaterial sowohl mechanisch als auch durch Schweißen mit der μ Blockgießform 10 verbunden ist, da ein Teil davon in die Löcher 13 zur Bildung einer mechanischen Verankerung hineinreicht und die Metallschmelze von der metallerzeugenden exothermen Masse eint Schweißverbindung mit der gereinigten Metalloberfläche des vorher beschriebenen erodierten Bereichs 12 bildet. Die ausgebesserte Blockgießform kann nun wiederholt zum Gießen von Stahlblöcken wiedervsrwendet werden und weist, wie gefunden wurde, eine längere Lebensdauer als eine vergleichbare neue Gußeisen- oder Stahlblockgießform auf.

Fachleute bemerken, daß Stahlblöcke häufig in Blockgießformen mit weiterem unteren Ende gegossen werden, und das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung richtet sich auf eine solche, in den F i g. 4, 5 und 6 dargestellte Blockgießform 19. Die Form 19 hat einen sich nach unten erweiternden Hohlraum 20 und wird im Betrieb auf einem Gespann angeordnet, so daß eingegossene Metallschmelze dadurch eingeschlossen wird. Ein solches Gießen führt zur Erosion der unterseitigen Wandteile der Biockgießform 19, und man erkennt einen solchen erodierten Bereich 21 in F i g. 4. Der erodierte Bereich wurde zur Ausbesserung durch Reinigung von Zunder u. dgl. und Bohren einer Mehrzahl von Löchern 22 von diesem Bereich nach außen in das restliche Metall der Blockgießform 19 vorbereitet D'e Löcher werden vorzugsweise so gebohrt, daß sie nach außen und unten, allgemein entgegen der Richtung der Blockgießform, wenn sie beim Abziehvorgang relativ zu einem darin gegossenen Block nach oben bewegt wird, geneigt sind.

Die Blockgießform 19 kann auf eine Seite horizontal gelegt oder nach V/unsch auch umgekehrt werden, so daß eine metallerzeugende exotherme Masse 23 darin angeordnet und im eroidierten Bereich 21 festgehalten werden kann, wie F i g. 5 erkennen läßt.

Die metallerzeugende exotherme Masse 23 kann im erodierten Bereich durch Metallstücke 24 gehalten werden, die an den Innenwänden des Hohlraums 20 der Form 19 angeordnet und befestigt sind, und ein weiteres Metallstück 25 kann quer über den normalerweise offenen Boden der Form 19 angebracht werden, um das Festhalten der metallerzeugenden exothermen Masse 23 im erodierten Bereich zu sichern. Isolierbauteile 26 können, falls erwünscht ebenfalls verwendet werden. Das Zünden der metallerzeugenden exothermen Masse bewirkt, daß Metallschmelze den erodierten Bereich 21 ausfüllt und die Blockgießform 19 entsprechend ihrer ursprünglichen Hohlraumabmessung und -form wiederherstellt.

In Fi g. 6 ist erkennbar, daß nach dem Abkühlen des Flickmaterials, das das durch die metallerzeugende exotherme Masse erzeugte Metall ist, die Halteelemente 24, 25 und 26 entfernt sind und eine dünne Schutzschicht 27 aus einem geeigneten Metall, z. B. von einem Schweißstab, durch elektrisches Lichtbogenoder Flammenschweißen auf dem Flickmaterial abgeschieden und über die den Hohlraum 20 begrenzenden Innenoberflächen der Blockgießform 19 gefachen ist.

Eine geeignete metallerzeugende exotherme Masse zur Verwendung beim erfindungsgemäßer Verfahren kann 16 bis 22% metallisches Aluminium, 14 bis 20% Wollastonit (Kalziumsilikat), 3 bis 6% Ferrosilizium, 4 bis 8% Mangandioxid, 40 bis 60% feinen Eisenzunder und 3 bis 4% Graphit enthalten. Eine typische Masse kann die folgende Analyse haben: Metallisches Aluminium 16%, Wollastonit 14%, Ferrosilizium 3%, Mangandioxid 4%, feiner Eisenzunder 60% und Graphit 3%. Die Eisenoxidmenge übertrifft hier also das stöchiometrische Verhältnis zur Aluminiummenge.

Eine gleichfalls geeignete Masse kann die folgende

Zusammensetzung aufweisen: Metallisches Aluminium 22%, Wollastonit 20%, Ferrosilizium 6%, Mangandioxid 8%, feiner Eisenzunder 40% und Graphit 4%.

Fachleute bemerken, daß die beschriebene Masse befriedigende exotherme Eigenschaften aufweist, die eine Hochtem.icraturreaktion ermöglichen, die zum Schmelzen der Masse geeignet ist, und daß die von der exothermen Reaktion resultierende Restmasse eine Analyse aufweist, die der ursprünglichen Analyse der Blockgießform, in der sie angebracht wird, nahekommt. Dies ist erforderlich, um eine geschweißte physikalische Bindung mit dem Metall der Blockgießform zu sichern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ausbessern einer Blockgießform mit einem erodierten Bereich in deren Hohlraum bekannter ursprünglicher Abmessung, gemäß dem man den erodierten Bereich reinigt, eine metallerzeugende exotherme Masse mit zur Bildung eines zum Schmelzen der Masse geeigneten Thermits ausreichenden Mengen an Eisenoxid und metallischem Aluminium im erodierten Bereich anordnet, die Masse zur Erzeugung einer geschmolzenen Masse im erodierten Bereich zündet und die geschmolzene Masse im erodierten Bereich zur Auffüllung des Hohlraumes in der Form entsprechend der bekannten ursprünglichen Abmessung erstarren läßt, dadurch gekennzeichnet, daß als exotherme Masse (14; 23) eine Masse, die metallisches Aluminium, Wollastonit, Ferrozilizium, Mangandioxid, feinen Eisenzunder und Graphit enthält, verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine exotherme Masse (14; 23) aus etwa 16 bis 22% Aluminium, etwa 14 bis 20% Wollastonit, etwa 3 bis 6% Ferrosilizium, etwa 4 bis 8% Mangandioxid, etwa 40 bis 60% feinem Eisenzunder und etwa 3 bis 4% Graphit verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine exotherme Masse (14; 23) aus 16% Aluminium, 14% Wollastonit, 3% Ferrosilizium, 4% Mangandioxid, 60% feinem Eisenzunder und 3% Graphit verwendet wird.

A. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockgießform (10; 19) vor dem Zünden der exothermen Masse (14; 23) auf eine Temperatur im Bereich von 37,8 bis 204,4⁰C erhitzt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die exotherme Masse (14; 23) nach dem Zünden im erodierten Bereich (12; 21) eingeschlossen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß man auf der erstarrten, den erodierten Bereich (12; 21) ausfüllenden Masse (14; 23) einen Schutzmetallüberzug (17; 27) abscheidet.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man für den Schutzmetallüberzug (17; 27) ein Schweißstabmetall verwendet, das durch Schweißen aufgetragen wird.

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