DE1483648A1

DE1483648A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hohler Gusskoerper

Info

Publication number: DE1483648A1
Application number: DE19651483648
Authority: DE
Inventors: Paul Whitaker
Original assignee: Stewarts and Lloyds Ltd
Current assignee: Stewarts and Lloyds Ltd
Priority date: 1964-06-26
Filing date: 1965-06-25
Publication date: 1969-04-10
Also published as: SE324042B; GB1116218A

Description

STKVA^-RTS AND LLOYDS LIMIiPED 41 Oswald Street, Glasgow, U.1., Scotland

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hohler Gußkörper (Röhren)

(Gegossene Hohlkörper) I

Die Erfindung bezieht eich auf die Herstellung gegossener rohrförmiger Hohlkörper duroh ein Verfahren, das die Arbeitsgänge einschließt, ein geschmolzenes Material in einer rohrförmigen Form ansteigen zu lassen, dem Material zu gestatten, in dieser -Form während eines Zeitraumes zu verbleiben, um das in Berührung mit der Form befindliche Material bis auf eine erforderliohe Wandstärke erstarren zu lassen, wonach das verbleibende geschmolzene Material aus der Form entfernt wird, um darin einen rohrförmigen Hohlkörper von gewünschter Wandstärke erstarren zu lassen, wonach das verbleibende geschmolzene Material aus der Form entfernt wird, um darin einen rohrförmigen Hohlkörper von gewünschter Wandstärke zu hinterlassen·

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lArt. 7 § 1 Abs. 2 Nr?1 Satz δ des Änderung*)«· ν. 4. 9.19-5

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In der Theorie körinte dieses Verfahren, wenn es für das Giessen von rohrförmigen Metallhohlkörpern verwendet wird,^beträchtliche praktische und industrielle Vorteile haben, insbesondere im Zusammenhang mit der Herstellunß von nahtlosen Stahlrohren. Beispielsweise erfordern die üblichen Stahlrohrherstellungsarbeitsgänge (Walzen, Ziehen, Drehschmieden, Pilgern) die Herstellung von dickwandigen Hohlkörpern, Diese werden im allgemeinen hergestellt, indem ein gegossener Massel oder eine gewalzte Stange durch eine oder mehrere kostfe spielige mechanische Arbeitsgänge geführt werden,wie etwa Stanzen, Drehdurchstossen oder Bohren, wobei ein wahlweises Verfahren darin besteht, einen dickwandigen Hohlkörper direkt aus geschmolzenem Metall zu giessen · Die Gießtechniken, die für Hohlkörper zur Verfugung stehen (wie etwa Zentrifugalgiessen) sind nicht immer in der Lage, Hohlkörper annehmbarer Güte zur weiteren Verarbeitung herzustellen. Es gibt auch gewisse Legierungen, von denen zufriedenstellendes hohles Rohmaterial zur Rohrherstellung nicht hergestellt werden kann, well die bestehenden Techniken direkt oder indirekt zu Hohlkörpern führen, die eine unerwünscht grobe Struktur zeigen, gelegentlich mit interdendritischen Schrumpfhöhlungen und schwachen Zonen und Ansammlungen von ausgesonderten

co intermetallischen Verbindungen und anderen Teilchen· ο

Ot So sollte das Gießverfahren, auf das sich die ο vorliegende Erfindung bezieht, in der Lage sein, sich

^ für die Herstellung dickwandiger rohrförmiger Hohlkörper zu eignen, die ausgezeichnete E^nschaften

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als Ausgangsmaterial für die üblichen Rohrherstellungsanlagen haben, da erwartet werden kann, daß das Verfahren Hohlkörper herzustellen gestattet, die eine verfeinerte Kornstruktur haben, eng verknüpften radial dentridischen Aufbau durch die ganze Länge eines Hohlkörpers und eine gute gleichmässige Verteilunk von feinen intermetallischen Verbindungen und andleren Teilchen durch

die gesamte Wandstärke, Eigenschaften, die im allgemeinen in Hohlkörpern nicht erreichbar sind, die durch Verdünnen und durch Stossen von massiven Masseln erzeugt werden, die in üblicher Art und Weise gegossen werden oder in Hohlkörpern, die beispielsweise durch i

Zentrifugalgiessen erzeugt wurden, wobei (im Unterschied zu dem Verfahren, auf das sich die Erfindung bezieht) das geschmolzene Metall in die umlaufende Form mit einer Temperatur" eingeführt weinen muß, die weit über der Verflüssigungstemperatur liegt, was zu einem groben Kornaufbau führt, der entlang der Länge des Hohlkörpers verschieden ist und worin eine ausgesprochene dichte Schichtenbildung intermetallischer Verbindungen und anderer Teilchen vorhanden sein kann infolge der Zentrifugalkräfte, die während des Gießvorßanges darauf einwirken.

Die praktische Ausführung, der oben erwähnten Vorteile des fraglichen Gießverfahrens für die Hcrstellunc von Metallhohlkörpern ist Jedoch nicht vollständig einfach. So hat sich eine ausgesprochene Neigung der Bohrung eines mit diesem Verfahren hergestellten

Hohlkörpers gezeigt, Unregelmäßigkeiten, lunker 909815/0431

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Vertief langen undgrobe dentri tische Wachstumsstelifen^ ° ^ " zu zeigen, die durch ein verhältnismäßig teueres Bearbeitungveffahren entfernt werden müssen, vbevor der Hohlkörper als Ausgangsmaterial für die Rohrherstelluncsanlagen annehmbar ist, die Röhre hohe Qualität herstellen sollen. Diese Problem ist von besonderer Beduetung von der Herstellung von Hohlkörpern aus Stahl insbesondere Legierungs-Stählen wie etwa rostfreien Stellen.

Versuche haben gezeigt, dass dieses Problem besonders akut wird, wenn Vorsuche gemacht werden, dickwandige Hohlkörper von verhätnismäßig geringer Bohrung herzustellen.

Es hat sich gezeigt, dass dieses Problem mindestens teilweise von der Geschwindigkeit abhängt, mit der geschmolzenes Material aus der Bohrung des entstehdnen Loches abgegeben wird, das gebildet wird, indem das geschmolzene Matall in der Form gehalten wird. DasProblem wird noch schwieriger, wenn die Bedingungen so sind, dass eine Kappe oder Brücke aus festen Metall über der Oberseite desentstehenden Loches gebildet wird, da dies ein schnelles und reibungsloses Abfließen des geschmolzenen Materials aus der Bohrung der Höhlung hindert und in der Boschreibungüer gleichzeitig laufenden brit. Patentanmeldung Nr. 26491/74 ist ein Veifehren ein Gerät gezeigt zum Verhindern der Bildung einer solchen Kappe oder Brücke, um dadurch das g fragliche Problem zu lösen.

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Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, dass je schneller die Abgabe des geschmolzenen Metall aus der Bohrung des entstehenden Hohlkörpers ist, umsobesser die Oberflächenhüte die in der Bohrung des gegossenen Hohlkörpers entsteht unds umso gleichmäßiger die MikroStruktur und der Aufbau des Metalls in diesem Beieich des Hohlkörpers. Es wird angenommen, dass hohe Geschwindigkeitender Entfernung des geschmolzenen Metalls aus der Bohrung des entstehenden Hohlkörpers zu einer " Reinigung der Innenenwandung des Körpers führen und zur Entfernung von schwachen dentritischen Ansammlungen und anderen herausragenden Stellen die die Neigung haben, Einschlüsse und Tropfen vom geschmolzenen Metall aauf dieser Wandung festzuhalten und so zu Unregelmäßigkeiten In und Nahe der endgültigen Oberfläche des 10ches im Hohlkörper führen.

Es hat sich gezeigt, dass die Fallgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls innerhalb der Bohrung des entstehenden !Hohlkörpers mindestens 10 Zoll je Sekunde sein sollte undvorzugsweise ImHBeACh von 15 - 50 Zoll t

je Sekunde. Gute Ergebnisse wurden erzielt beim Giessen von Hohlkörpern aus rostfreiem S^ahl mit !Fallgeschwindigkeit© des geschmolzenen Metalls von JJO cm je Sekunde, aber verbesserte Ergebnisse können mit höheren Fallgeschwindigkeiten erzielt werden.

So schafft die Erfindung ein kVerfahrens zum Gießen von Rohrförmigen Metallhohlkörpern wobei verschmolzenes Metall

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veranlasst wird in einer rohrförmigen Form hochzusteigen, das Metall während einem Zeitraum in der Form gehalten wird, der genügt um das Metall bis auf eine gewünschte Stärke auf der Wandung der Form erstarren zu lassen um einen entstehenden Hohlkörper zu bilden und danach restliches geschmolzenes Metall aus der Form mit einer Fallgeschwindigkeit in der Höhlung des entstehenden Hohlkörpers mit mindestens 25 ca .1e Sekunde zu entfernen. Vorzugsweise liegt diese Fallgeschwindigkeit, wie oben erwähnt in dem Bereich von ^O - 75 cm je Sekunden.

Die gewünschte Fallgeschwindigkeit kann kdurch Schwerkraft erreichtwerden, wenn darauf geachtet wird, Behinderungen in der Entlüftung des Behälters zu vermeiden in dem das geschmolzene Metall einsetzt. Fallgeschwindigkkeiten innerhalb des Bereiches von 25 - 30 cm je Sekunde können auf diese Art und W_else erztel t werden. Um höhere Werte der Fallgeschwindigkeiten zu erreichen, kann ein G sförmiger Druck kauf das obere Ende der Form v.ur Einwirkung gebracht werden, wobei ein geeignetes Verfahren die Vorbindung des oberen Endes der Form mit einem geschlossenen Gefäß erfolgt, in dem Gas durch das Ansteigen des Metalls in der Form zu Beginn des Gießvorganges zusammengepresst wird, wobei die aufgespeicherte Energie des koibinierten Gases dann benutzt wird,

o um ein schnelles Abheben des Metalls aus der Bohrung des

^ entstehenden Hohlkörpers am Ende des Gießverfahrens

^. zu bewirken.

-*■ Falls erwünscht kann ein neutrales Gas verwendet werden um das obere Ende der Gießform unter Druck 7,\i setzten,

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um die Abgabe des Metalls aus der Bohrung des entstehenden Hohlkörpers zu erzielen« wobei ein solches neutrales Gas dazu dient, die Bohrung des Hohlkörpers gegen Ochsidferen und Zunderbildung durch hohe Temparaturen zu schlitzen.

Jodes beliebiges geeignete Gerät kann verwendet werden, um rohrförmige Metallkörper mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zu gießen, aber als Beispiel folgt eine Beschreibung einer geeigneten Form eines Gerätes unter Hinweis auf die beigefügte Chematische Zeichnung·

In der Zeichnung hat ein^fenkörper 1, eine Auskleidung 2 und enthält geschmolzenes Metall 2, in das eine senkrechte rohrförmige Form 4 eintaucht. Eine Leitung 5 führt vom oberen Ende der Form zu einem Gefäß 6 mit neutralen G-s undein Druckgas Einlass 7 fürin einen Raum über den geschmolzenen Metall in dem Ofenkörper, der am oberen Ende geschlossen ist. Die Form 4 verläuft durch eine Stoppbüchse 8 in das geschmolzene Metall 3 zu erreichen.

Im Betrieb veranlaßt der Druck des durch den Bnlaß 7 eintretenden G_asws das Metall in der Form 4 hochzusteigen und neutrales Gas in dem Gefäs 6 zusammenzupressen.

Metall kann in der Form während eines solchen Zeitraumes vertreiben um es in Berührung mit der Form erstarren zu lassen um einen entstehenden Hohlkörper von einer erforderlichen Wandstärke zu erzeugen.

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Der Drude auf das geschmolzene Metall im Ofen 2 wird dann unterbrochen und das in der Form verbleibende geschmolzene Metall wird in den Ofen zurückabgegeben, wobei in der Form ein rohrförmiger Körper von der gewünschten Wandstärke zurückbleibt.

Die Leitung 5 wird danach von der Form gelöst die Form aus der Stoffbüehse^8 entfernt und der Metallhohlkörper aus der Form entnommen.

Die Form 4 ist an ihrem oberen Ede mit einer feuerfesten Auskleidungshülse 10 von niederer Leitfähigkeit versehen um den Wäremverlust zu verringern, sodass die Bilder einer Kappe oder Brücke aus festem Metall am oberen Ende des Hohlkörpers mindestens teilweise verhütet wird, die in der Beschreibung der gleichzeitig laufenden brit. Patentanmeldung Nr. 26491/64 dargestellt.

Bei der Verwendung des Gerätes zum Ausführen eines Verfahrens in Übereinstimmung mit der Erfindung werden die Drücke in dem Raum küber den geschmolzenen Metall in den Ofenkörper und an der Oberseite der Form gesteuert, um eine gewünschte Fallgeschwindigkeit des geschmolzenen Metalls innerhalb der Bohrung des entstehenden Hohlkörper zu erzielen, wie vorstehend beschrieben.

Da dies Verfahren und die Einrichtung nach der Erfindung können vorteilhaft im Zusammenhang mit einer oder »ahr der Methoden und Geräten verwendet werden die In den

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Beschreibungen der brit· Patente Nr, 885,757 dargelegt sind ( das sich auf die Verbindung des oberen Wundes der Form mit einem Gefäß mit neutralen Gas bezieht, die vorstehend beschrieben.) Die weiter gleichzeitig in der brit. Patentanmeldung Nr. 32990/62 beschrieben, dass das Vorsehen eines getrennten Tauchrohres vorsieht, das mit der Form verbunden ist) ; wie in der gleichzeitig laufenden pbrit. Patentanmeldung Nr. 26492/64 beschrieben ( die sich damit beschäftigt die Form auf eine !geeignete Anfangstemperatur vor Einbringung desMetalls zu bringen) ; wie in der gleichseitig alaufenden brit.Patentanmeldung Nr.26493/64 beschrieben ( die sich damit beschäftigt verschiedene T^iIe der Länge der Form auf eine geeignete Anfangstemperatur vor dem Eindringen des Mettalä. zu bringen. Wie in der gleichzeitig laufenden brit. Patentanmeldung Nr. 26494/64 beschrieben. ( Die sich damit beschäftigt das geschmolzene Metall zu veranlassen mit einer geeigneten Geschwindigkeit in der Form zu steigen.) ; Und wie in der gleichzeitig laufenden brit.Patentanmeldung Nr. 51448/64 beschrieben ( die sich damit beschäftig eine relative axiale Schwingung zwischen der Form und dem darin befindlichen Metall zu verursachen.

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Claims

U83648 PatentansprUc h e.

1. Verfahren zum Gießen von rohrförmigen Metallhohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass geschmolzenes Metall veranlasst wird in einer rohrförmigen Form anzusteigen, wonach η das Metall während eines Zeitraumes in der Form gehalten wird der genügt um das Metall auf eine erforderliche Stärke auf der Wandung des Form erstarren zu lassen um einen entstehenden Hohlkörpter zu bilden und danach restliches geschmolzenes Metall aus der Form mit einer Fallgeschwindigkeit in der Höhlung des entstehenden Hohlkörpers von mindestens 25 cm je Sekunde zu entfernen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fallgeschwindigkeit im Bereich von ^O - 75 cm je Sekunde liegt.

^. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Fallgeschwindigkeit durch Schwerkraft erreicht wird.

4. . Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Fallgeschwindigkeit erreicht wierd, durch Anwenden von Gasdruck auf das obere Ende der

5. Verfahren nach einem beliebigen vorangegangenen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Stahl ist.

6. Verfahren zum Gießen von Rohrförmigen Metallhohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass es im wesentlichen so arbeitet wie vorstehend beschrieben.

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