DE2920750A1

DE2920750A1 - Verfahren zur herstellung von grauguss-kokillen und sandformkasten dafuer

Info

Publication number: DE2920750A1
Application number: DE19792920750
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Hoogovens Ijmuiden BV
Current assignee: Estel Hoogovens BV
Priority date: 1978-05-23
Filing date: 1979-05-22
Publication date: 1979-11-29
Also published as: AU4729279A; US4300616A; NL7805541A; AU524909B2; GB2021458B; BR7903206A; DE2920750C3; FR2426521B1; GB2021458A; MX152093A; FR2426521A1; DE2920750B2; NL181715B; NL181715C

Description

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

_o Registered Representatives

— O ~~ before the

European Patent Office

292075Q

MöhlstraBe 37 Hoogovens Urauiden B.V. D-8000München80

IJmuiden, Niederlande Tel. 089/982085 87

Telex: 05 29 802 hnk| d

Telegramme: ellipsoid

HO 356

22. V»· 1979

Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen und Sandformkasten dafür

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokille ihrerseits in einer Sandform gegossen wird. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine nach diesem Verfahren hergestellte Kokille sowie auf einen Sandformkasten zur Verwendung bei diesem Verfahren.

Stahlblöcke und dergleichen für die Weiterverarbeitung in Stahlwalzwerken und Stahlschmieden werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß eine Stahlschmelze in Kokillen aus Grauguß vergossen wird, und zwar entweder im fallenden oder im steigenden Guß. Die Hasse der Kokille ist dabei so gewählt, daß der größte Teil der Schmelzwärme der Schmelze in die Kokille abgeleitet wird.

Zur Herstellung von Kokillen mit glatten Flächen ist die Einhaltung geeigneter Bedingungen an der Innenfläche der

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Kokille von Bedeutung. Bei öfterer Benutzung der Kokille wird ihre Innenfläche allmählich angegriffen bzw. korrodiert, wobei eine besondere Gefahr für schnelle Korrosion am "Fuß" bzw. am unteren Ende der Kokille besteht. Diese sogenannte "Auswaschung" (flushing) am unteren Ende der Kokille tritt insbesondere beim fallenden Guß infolge der ersten Berührung des fallenden Schmelzenstroms mit der Kokille auf. Wenn die Oberfläche der Kokille zunehmend angegriffen wird, wird diese mehr und mehr für das Gießen von Blöcken und dergleichen ungeeignet, so daß sie nach einer bestimmten Betriebszeit ausgesondert werden muß.

Block-Kokillen werden ihrerseits durch Gießen in geteilten Sandformen hergestellt. Ein dafür benutzter Sandformkasten besitzt ein Innengehäuse und einen Boden, die z.B. einstückig ausgebildet und mittels einer Flanschverbindung mit einem äußeren Gehäuse verbunden sind. Zwischen Innen- und Außengehäuse wird um ein Modell der Kokille herum Formsand eingefüllt, der typischerweise zuerst mit einem Kunstharz, z.B. Furanharz, vermischt wird, um eine geeignete Kohäsion des Formsands zu erreichen. Während des Gießvorgangs verkohlt der größte Teil des Kunstharzes, so daß der Sand vor der Wiederverwendung gründlich gereinigt werden muß. Ein großer Anteil der Kosten für die Herstellung von Kokillen beruht auf dem Aufwand für die Wiederaufbereitung des Formsands und auf den Kosten für das verbrauchte Kunstharz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Kokillen zu schaffen, insbesondere von Kokillen, die gegen Beschädigung ihrer Innenflächen im Betrieb beständig sind und somit eine längere Nutzlebensdauer besitzen als die bisherigen Kokillen dieser Art.

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Die Erfindung bezweckt auch die Vereinfachung der Wiederaufbereitung des Sands nach dem Gießen einer Block-Kokille unter Verkleinerung der für diesen Gießvorgang benötigten Kunstharzmenge.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokillen ihrerseits jeweils in einer Sandform gegossen werden, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nach der Erstarrung zumindest der Innenfläche der Kokille in die Sandform ein Gas so eingeblasen wird, daß es mit der Innenfläche der Kokille im Bereich ihres unteren Endes in Berührung gelangt. Als Gas wird zweckmäßig Luft benutzt, die vorzugsweise an einer oder mehreren Stellen im Bereich des unteren Endes der Innenfläche der Kokille in die Sandform eingeblasen wird.

Besonders bevorzugt ist dabei, daß die eingeblasene Luftmenge so groß ist, daß zumindest am unteren Ende der Innenfläche der Kokille das Perlit durch Entkohlung in Ferrit umgewandelt wird. Es hat sich herausgestellt, daß die an der Innenseite des unteren Endes der Kokille eingeblasene Luft langsam durch den Formsand hochsteigt und eine gewisse Entkohlung der Innenfläche der Kokille bewirkt. Die Umwandlung der Graugußstruktur an dieser Fläche von Perlit zu Ferrit führt zu einer Verlängerung der Nutzlebensdauer der Kokille. Die ferritische Oberfläche ist beim Gießen von Blöcken oder dergleichen weniger anfällig für eine Beschädigung durch "Auswaschung" der Kokillenoberflache. Infolgedessen kann nicht nur die Kokille öfter benutzt werden, vielmehr können auch erheblich bessere Blöcke oder dergleichen Gußstücke erzielt werden.

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Diese Ergebnisse lassen sich unter Verwendung herkömmlichen Formsands erreichen. Ein weiterer Vorteil wird jedoch erzielt, wenn ein Formsand benutzt wird, dessen Teilchen durch ein organisches Kunstharz gebunden sind. Wie erwähnt, können für diesen Zweck im allgemeinen Furanharze benutzt werden. Das Hindurchblasen von Luft durch den heißen Formsandkörper führt zu einer thermischen Regeneration des Sands. Bei der Temperatur, die der Formsand in dieser Stufe besitzt, können das restliche Furanharz und durch Crackung aus diesem gebildeter Kohlenstoff verbrannt werden, um als Gas zu entweichen. Dies führt zu einer augenblicklichen Volumenverkleinerung bzw. Schrumpfung des Formsands bei gleichzeitiger Verringerung seiner Kohäsion, wodurch das sogenannte "Abziehen" oder "Strippen" (stripping) der Kokille erleichtert wird. Nach dem Ausformen erweist sich der Formsand als merklich sauberer als dann, wenn keine Luft durch ihn hindurchgeblasen wird. Die Regeneration bzw. Wiederaufbereitung des Formsands läßt sich mithin wesentlich einfacher durchführen, während auch die Sandkörner dabei weniger stark beeinträchtigt werden. Dieser Umstand führt wiederum zu größerer Festigkeit des regenerierten Sands, was bedeutet, daß bei wiederholter Benutzung des Formsands insgesamt weniger Kunstharz benötigt wird. Die Erfindung bietet also nicht nur Wirtschaftlichkeit in bezug auf den Verbrauch an Kokillen pro Tonne des in diesen vergossenen Stahls, sondern auch Einsparungen an Kunstharz pro Tonne Kokillengewicht.

Ersichtlicherweise müssen die in den Sand eingeblasene Luftmenge und die Einblaszeitdauer an das Gewicht und an die Form der Kokille angepaßt werden. Dennoch hat es sich herausgestellt, daß in den meisten Fällen gute Ergebnisse

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erzielt werden, wenn 2-4 Stunden nach Abschluß des Gießvorgangs Gas in einer Menge von 30 - 40 Nm /h während eines Zeitraums von 8-14 Stunden in die Sandform eingeblasen wird.

Die GB-PS 1 449 052 beschreibt ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Kokille durch Erwärmung derselben in einem elektrischen Ofen, um die Außenteile der Kokille durch Glühen oder Anlassen in Ferrit umzuwandeln, während der Innenbereich der Kokille mit Luft gekühlt wird, so daß dieser Teil sein perlitisches Gefüge beibehält. Dieses Verfahren unterscheidet sich erheblich vom erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem die Luft die Kokille in ihrer Sandform nach dem Gießvorgang berührt und die Innenfläche in Ferrit umgewandelt wird.

Die DAS 1 191 076 beschreibt eine Block-Kokille, bei welcher die Innenfläche perlitisch mit feinkörnigem Graphit ist, während die Außenfläche aus Ferrit besteht. Dies ist wiederum von der Erfindung verschieden. Diese DAS schlägt vor, die Innenfläche der Kokille nach dem Gießen und nach der Entfernung des Formkerns einer Schockkühlung mittels eines Gastroms zu unterwerfen. Erfindungsgemäß wird dagegen in den Formsand in der Kokille Luft eingeblasen.

Der erfindungsgemäße Formkasten kennzeichnet sich dadurch, daß im Bereich des Innengehäuses eine (Ring-)Leitung mit auf gleichmäßige Abstände verteilten öffnungen oder Bohrungen für das Einblasen von Gas in die Sandform angeordnet ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Block-Kokille in einem Sandformkasten,

Fig. 2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailschnittansicht des Ausschnitts II in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Teilansicht der Anordnung nach Fig. 2 in abgewandelter Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 veranschaulicht eine Kokille 1 in einem mit Formsand gefüllten Formkasten, der ein Innengehäuse 2 und ein Außengehäuse 6 aufweist. Das Innengehäuse 2 ist eine lotrechte Schale oder Hülse, die an einem Boden 3 befestigt ist, an dem wiederum ein Außenflansch 4 angeschweißt ist. Am Innengehäuse 2 ist weiterhin ein Trag- oder Heißauge 7 angebracht, mit dessen Hilfe das Innengehäuse angehoben werden kann. Die Kokille 1 ist im Formkasten zwischen Sandkörpern 8, 9 und 10 eingeschlossen. Dabei befindet sich der Sandkörper 8 unter dem Fuß bzw. unter dem unteren Ende der Kokille, während sich die Sandkörper 9 und 10 jeweils zwischen der Kokille und dem Innengehäuse 2 bzw. zwischen ersterer und dem Außengehäuse 6 befinden. Die Art und Weise, auf welche die Sandkörper mit Hilfe eines Modells geformt und angeordnet werden, ist dem Fachmann bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.

Nachdem die Sandkörper geformt worden sind und der Formkasten mit Hilfe eines wieder entfernten Modells gebaut worden ist, wird Eisen- oder Graugußschmelze in den durch das Modell festgelegten Formraum eingegossen, worauf dieser Eisenguß allmählich abgekühlt wird.

Gemäß Fig. 2 sind das Innengehäuse bzw. die Innenschale 2 und die Bodenplatte 3 mittels eines Versteifungsrings 11

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miteinander verbunden. Über dem Versteifungsrxng 11 liegt eine Ringleitung 12 am Innengehäuse 2 an. Diese Ringleitung 12 ist mit einer Druckluftquelle 13 verbunden. In der Oberseite der Leitung 12 sind öffnungen oder Bohrungen vorgesehen, über welche bei Benutzung des Formkastens Druckluft in den Formsand eingeblasen werden kann, so daß diese Luft zumindest mit dem unteren Ende der Innenfläche der Kokille, d.h. der mit der in der Kokille zu vergießenden Stahlschmelze kontaktierten Fläche, in Berührung gelangt.

Als typisches Beispiel für das erfindungsgemäße Verfahren wurde eine Block-Kokille von etwa 23 t nach Abschluß des Gießvorgangs drei Stunden lang abgekühlt, bis ihre Wandfläche erstarrt war. Danach wurde Druckluft mit einem Überdruck von 5 bar über die Leitung 12 während eines Zeitraums von 10 - 12 h in einer Menge von etwa 35 Nm /h eingeblasen.

Als Formsand wurde ein Gemisch aus Quarzsand und Furanharz benutzt; der größte Teil des Furanharzes verbrannte und entwich als Gas, während die Luft in den Formsand eingeblasen wurde. Der Luftüberschuß reichte aus, um die Innenfläche der Kokille so stark zu entkohlen, daß das Perlitgefüge an dieser Fläche in Ferrit umgewandelt wurde.

Es hat sich gezeigt, daß - je nach den anderen Umständen diese Verbesserung des Gefüges der Kokille zu Einsparungen im Kokillenverbrauch in der Größenordnung von 5 - 10 % führt.

Aufgrund der zusätzlichen Kühlung durch das Hindurchblasen von Luft durch den Sand erwies es sich als möglich, die Kokille zwei Stunden eher aus dem Formkasten zu entnehmen. Dieses Ausformen ging dabei auch schneller und einfacher, vonstatten, weil der Formsand aufgrund der Lufteinblasung

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geschrumpft und lockerer war. Der Sand selbst erwies sich als merklich sauberer als in dem Fall, in welchem keine Luft durch ihn hindurchgeblasen wird, so daß sich der Sand besser für die Wiederverwendung eignete. Die höhere Restfestigkeit des Formsands kann unter gewissen Umständen eine Herabsetzung des Kunstharzbedarfs ermöglichen.

Eine verbesserte Verteilung des Luftstroms durch die Sandmasse kann auch dann erzielt werden, wenn die Bohrungen in der Ringleitung 12 gemäß Fig. 3 an der Unterseite dieser Leitung vorgesehen werden.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also ein Verfahren zum Gießen von Block-Kokillen in einer Sandform geschaffen, bei dem nach dem Erstarren der Kokillenoberfläche im Bereich des unteren Kokillenendes Luft in den Formsand eingeblasen wird. Die eingeblasene Luft bewirkt eine Umwandlung des Perlits an der Innenfläche der Kokille in Ferrit. Hierdurch werden die Beständigkeit dieses Oberflächenbereichs gegenüber Korrosion beim Gießen von Blöcken, Brammen oder dergleichen in der Kokille verbessert und damit die Nutzlebensdauer der Kokille verlängert.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das
Gießen von Stahlblöcken oder dergleichen, wobei die Kokillen ihrerseits jeweils in einer Sandform gegossen
werden, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Erstarrung zumindest der Innenfläche der Kokille

in die Sandform ein Gas so eingeblasen wird, daß es
mit der Innenfläche der Kokille im Bereich ihres
unteren Endes in Berührung gelangt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Gas an einer Stelle neben dem unteren Ende der Innenfläche der Kokille in die Sandform eingeblasen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß Luft als das einzublasende Gas benutzt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die eingeblasene Luftmenge so
groß ist, daß zumindest am unteren Ende der Innen-

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fläche der Kokille das Perlit durch Entkohlung in Ferrit umgewandelt wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Sandform mittels eines organischen Kunstharzes als Bindemittel gebunden ist.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß 2-4 Stunden nach Abschluß des Gießvorgangs Gas in einer Menge von 30 - 40 Nm /h während eines Zeitr< in die Sandform eingeblasen wird.

30 - 40 Nm /h während eines Zeitraums von 8-14 Stunden

7. Sandformkasten zur Verwendung beim Verfahren nach Anspruch 1 bis 6/ mit einem Innen- und einem Außengehäuse zur Aufnahme der Sandform, dadurch gekennzeichnet , daß im Bereich des unteren Endes des Innengehäuses (2) eine (Ring-)Leitung (12) mit auf gleichmäßige Abstände verteilten öffnungen oder Bohrungen für das Einblasen . von Gas in die Sandform angeordnet ist.

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