DE1558212A1

DE1558212A1 - Verfahren und Kokille zum Herstellen von lunkerfreien Gussbloecken

Info

Publication number: DE1558212A1
Application number: DE19671558212
Authority: DE
Inventors: Daley Robert E
Original assignee: DALEY ROBERT E
Current assignee: DALEY ROBERT E
Priority date: 1966-09-12
Filing date: 1967-03-20
Publication date: 1970-03-19
Also published as: BE702889A; LU53478A1; FR1517569A; US3514069A; SE332272B; GB1126133A

Description

Pate nt ο π wait ^

. G· WeiflhaUSe» Hüncnen, den _ u. .,_ ao7

MÜnohen gg L».2üb/w.ss.

Hoberc K. üaley In riiami, Florida, V.st.A.

Verfahren und KOKille zum Herstellen von lunkerfreien GtuolöGtcen

Die Erfindung besieht sien auf ein Verfahren zum Herstellen von lunkerfreien· Gudblöcken in Kottillen, insbesondere zum Herstellen von nach oben verjüngt zulaufenden Stahlblöcken, und auf eine zur Ausführung des Verfahrens geeignete Kokille.

Es ist beiiannt, .zum Herstellen von Gußblöcken in Stahlwerken das geschmolzene Metall in eine Kokille zu gießen, die einen nach oben verjüngt zulaufenden GlerJrauin aufweist, am oberen und unteren finde offen ist und mit dem unteren Ende auf einer Grundplatte sitzt, die den Gießraum nach unten abscnlieüt. Dabei ist es üblicn, die Kokille am oberen, offenen linde des Gieiäraums mit einer GieShaube zu versehen, die eine wärmeIsollerende Auskleidung aufweist und das darin befindliche Schmelzmetall flüssig halten soll, damit es in den Kern des Gußkörpers nachfliegen Kann, um die dildung von Hohlräumen durch die beim Abkühlen eintretende Schrumpfung des Gußkörpers zu erschweren.

Da die Verfestigung des Guökörpers beim Abkühlen im wesentlichen durch den Querschnitt der Kokille und die von ihr bedingte Wärmeableitung bestimmt ist, tritt die Verfestigung des Guökörpers

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in der riegel am oberen Ende der nach oben verjüngten Kokille /ein, weil der uie^raum nisr den Kleinsten querschnitt aufweist. Da überdies aucn die die Kokille tragende grundplatte ein nohes Wärraeaufnanmevermögen nat, verfestige sich in der Hegel auch die unterste ^one im 3odenbereich des Gudkörpers scnneller als aas darüber befindlicne Gußmetall. Beides nat zur ^olgo, da^ Lm unteren Teil des Gui3körpers eine Deträohtlicne Lunker olldun..; eintreten kann. Derjenige 'feil des <Jui3körpers, der sien in der ivokillenhaube verfestigt, mud aogeschlagen oder anderweitig entfernt werden und geht daher für das Erzeugnis verloren.

Mitunter -werden .üu;3blöcke auch'in Kokillen Hergestellt, aie nach unten verjüngt zulaufen. Hierdurch wird zwar die Lunkerbildung vermindert, doch 1st es üblich, auch in diesen Fällen den •JU.J mit einer auf der Kokille sitzenden KokilLenhauoe durchzuführen, wobei noch größerer Aüfall entsteht, weil die3e Ko/cillennauoen in der riegel einen größeren Durchmesser aufweisen massen als oei nach ooen verjüngt zulaufenden Kokillen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Kokille zum Herstellen von Gußblöcken zu scnaffen, die eine Herstellung von lunkerfreiem Guii ermöglichen^ und leine Kokillennaube oder ähnliche Maßnahmen zum Flüssighalten von Schmelzmetall außerhalb des eigentlichen Gießraums benötigen.

3ei Verwendung von nach oben verjüngt zulaufenden Kokillen wird diese Aufgabe dadurch gelöst, da3 das Abkühlen des Gußmetalls im oberen Teil der Kokille beschleunigt und gleichzeitig die Abkühlung im unteren Teil der Kokille derart verzögert wird, daß die Verfestigung des Metalls im unteren Teil des Gußkörpers bzw.

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Im .iereioh seines groiizen ^uersohnities erst nach der Verfestigung des größten üells des darüber befindlichen Gußmetalls erfolgt. Die beschleunigte- Abkühlung.des üußkörpers am oberen Ende der hau-DenXoson KoKille soll vorzugsweise durch eine Verminderung der lichten .i'elte aes üieiäraums in diesem Bereich durch eine einwärts ratende Wanaeinziehung, die verlangsamte AbKühlung_#am unteren, aride aes GUiSkörpers durch eine^wärmeisolierende ÄiigKleidung^ be-

werden. Uiese i'Iaßnahmen haben zur Folge, daß sich der Quid-Körper von ο Den'nach uncen fort schrei tend ie&ffestigt und dai^ sich' das Gewicht des festwerdenden oberen ¹Peils des Guiskö'rpers auf das -"Ό: me l'i me tall im unteren i'eil im Sinne einer Verhinderung der ü/'t-s ;3iiung von Lunkern auswirkt.

Di- Zeichnung zeigt Beispiele für die Ausführung von Kokillen nach' aei* ■'ü'r find ung, und swar zeigen

Fig", 1 eine: rechteckige Kokille im Grundrif3, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die mit einem Guß-

'block versehene Kokille nach Linie II-II von Fig.I₁-Fig. 3» ^ WKi 5 unterschiedliche Ausführungen des unteren Teils einer solchen Kokille im senkrechten Schnitt, Fig. 6 den Grundriß einer abweichend ausgebildeten Kokille

ähnlicher Art,
Fig. 7 einen senkrechten Schnitt durch diese Kokille nach

Linie ?-? von Fig. 6,
Figo ö eine andere Ausführung des unteren Teils dieser

Kokille und .

Fig. 9 - 12 vier weitere unterschiedliche Ausführungen von Kokillen nach der Erfindung im senkrechten Schnitt.'

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Die in rig. 1 una d. dargestellte Kokille 1 sitzt auf einer flachen Grundplatte 2 und weist eine nach unten zunehmende Breite lnres Gie^raumG 3 auf. Die Wände der Kokille weisen oben einwärts · ragende Kopffläcnen 4.auf, die eine nöne von etwa jü cm haben. Hieraurcn ernält der Kopf des Gieidolockes j> eine verminderte Breite, damit seine Aokinlung und Verfestigung beschleunigt wird. Die Gie.-sraumbreite zwiscnen den Kopfflachen 4 soll etwa ein Drittel der GiabraumDreite am Boden der Kokille betragen.

Am unseren i£nde des Gieiaraums weist die Kokille eine Wandbekleidung 7 aus wärmeisolierendem werkstoff auf. Diese Wandoekleidung ist auf der Grundplatte 2 abgestützt und kann durcn Streifen aus feuerfestem isoliermaterial oder exothermem Werkstoff oder durcn Streifen aus beiden Werkstoffen geDiidet sein. Bei der Ausführung nacn j?ig. 2 hat die Wandoekleidung 7 in ihrer ganzen none eine gleicnmaaige Stärke. Die am oesten geeigneten Abmessungen hinsicntlicn der Hone und Stärke eier Wandoekleidung können durch /ersucn leient ermittelt werden. Durch diese Wandbekleidung wird die ADkünlung und Verfestigung des Gu^olockes im unteren Teil der Kokille etwa solange verzögert, Dis sich der darüber befindliche Hauptteil des Gunblockes verfestigt hat. Diese Verzögerung beruht im wesentlichen darauf, daß die Wandoekle!dung 7 in dem von ihr bedeckten Bereich die Wärmeabgaoe des Guüblockes an die Kokillenwand verlangsamt. Diese Wirkung kann zusätzlich noch dadurch gesteigert werden, dafe die Grundplatte 2 rahmenartig ausgebildet wird und eine Öffnung aufweist, die in inrer Größe etwa dem unteren horizontalen veuersennitt der Kokille entsprient und mit einer Füllung b aus feuerfestem werkstoff versehen wird. Diese Füllung

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kann leicht erneuert werden, was gelegentlich erforderlich ist, ' well der Kokillenboden in der iiegel von allen Innenflächen der Kokille am meisten abgenutzt wird.

Da das Gußmaterial am Boden der Kokille in geschmolzenem • oder halbfestem Zustand verbleibt, bis sich der Gußblock im oberen 'Pell der Kokille verfestigt und durch Schrumpfen von den Kokillenwänden abgelöst hat, drückt das Gewicht des verfestigten ο Deren Teil des Gießblocks auf den unteren, noch nicht verfestigten Teil, so daß die Bildung von Lunkern und Hohladern im unteren feil des GuSblocks beim weiteren Abkünlen verhindert wird. Wo sich der.-artige Hohlräume bilden wollen, werden sie sofort von dem darunter befindlichen geschmolzenen Metall ausgefüllt. Der Gußblock weist daher über seine ganze Höhe eine gleichmäßige fliehte und Festigkeit auf.

Die isolierende Wandbekleidung 7 kann in ihrem Querschnitt unterschiedlich gestaltet sein. In der Ausführung nacn Fig. } iat eine Wandbekleldung 10 verwendet, die nach oben verjüngt zuläuft, so daß sie unten eine stärkere Isolierwirkung hat als oben, waa sich für solche Fälle empfiehlt, in denen sich das Gießmetall an der 3odenflache des Gußblocks zuletzt verfestigen soll.

Bei der abgewandelten Ausführung nach Fig. 4 ist die KoKille 12 am ajD unteren Ende mit einer Wandausnehmung IJ versehen, Jn die die Wandbekleldung 14 eingesenkt ist, so daß sie slcn beim , Eingießen des flüssigen Metalls/^ie Kokille nicht nach oben verlagern kann. Bei der weiteren Abwandlung nach Fig. 5 ist dia Wandböklöldung 16 mit ihrem oberen Rand In ganser Stärke in die Kokillenwaiid versenkt und überdies auch so ausgebildet» daß sie ähn-J|ioh wie in Fig. ') nach oben verjüngt zuläuft.

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Die in Fig. ο und ? dargestellte Kokille ermöglicht ein leicnteres Anbringen der Auskleidung. Der Gietiraum l-> erstreckt sich nierbel ois in die Grundplatte Iy, die unterhalb der Kokille eine nacn unten verjüngte Ausnenir.ung aufwülst. Diese Ausnenmung 1st zweckmäßig am ooeren Ende etwas breiter als der Jieüraum am unteren rinde der KoKlllenwand, so daJ die KoKillenwand über die Ausnehmung aer Grundplatte Iy einwirts nervors teilt. Die Kokille ist hler an aufwärts ratenden Ansätzen 20 der grundplatte Iy zentriert. Die Ausiienmung der Grundplatte ist mit einer wurme isolierenden Bekleidung 21 versenen, die nacn unten verjüngt zulauft und daher onne vorneriges Umstülpen der Kokille sehr rasch in die Ausnehmung der Grundplatte eingesetzt werden xunn. Dio Wanduekleldung 21 sitzt hier auf einer Einlageplatte 22, die den darunter befindlichen Einsatz der Grundplatte gegen Beschädigung und Korrosion beim Eingießen des flüssigen Metalls in lie Kokille scnützen soll, Die Einlageplatte kann aus Stahl, Papiermasse, Holz, feuerfestem oder sonstigem Werkstoff bestehen und wird In die Grundplatte eingebracht, ehe sie mit der Wandoekleidung 21 verseilen wird. In der fertigen Ausführung nach Pig. 7 1st die Einlageplatte 22 durch die Wandbekleidung 21 und die letztere durch den Koklllenkorper festgehalten und gegen Aufschwimmen geschützt.

Bei der abgewandelten Ausführung nach PIg. ό besteht die Grundplatte aus zwei feilen 24 und 25* Dabei enthält die untere Platte 24 eine zentrale Öffnung, die mit einer Füllung aus feuerfestem Werkstoff versehen 1st, während die obere Platte 25 die wärraeisollerende Bekleidung i.'^ aufnimmt, die am oberen Hand von der Kokille 2o abgedeckt let.

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Bei den Ausführungnen nach Flg. y - 12 1st die Grundplatte durch einen unteren Kokillenteil ersetzt. Dabei ist gemäß I¹¹Ig. V der im oberen KoKillente11 3.0 enthaltene, nach oben verjüngt zulaufende Gleiraum }1 in einen unteren KoKlllenteil»verlängert, der einen zusätzlichen, nach unten .verjüngt zulaufenden Gie-sraum 33 enthält, uer untere Kokillenteil 32 weist am oberen Hand seines Giedraums eine Wandausnehmung auf, die sich auf den gesaraten Umfang erstreckt und mit einer Auskleidung 34 aus wärmeisolierendem Werkstoff ausgefüllt ist.uiese Wandbekleidung hält den im ihrem Jereich befindlichen Teil des GuSmaterials in flüssigem oder teigartigem zustand bis slcn der größere i'eil des darüber oefindlichen Guiiolockes verfestigt hat. Die Bildung von Hohlräumen, die sonst beim Schrumpfen im Guiäkörper unterhalb der isolierten Zone entstehen, wird durch das darüber befindliche, vom Gewicht des oberen l'eils belastete Schmelzmetall verhindert, well solche Hohlräume sofort von dem noch flüssigen Schmelzmetall ausgefüllt werden wurden.

Die Kokille nach Flg. 10 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. y nur dadurch, daß sich die Ausnehmung zur Aufnahme der wärmeisolierenden Auskleidung 36 im unteren Ende des nach oben verjüngt zulaufenden, oberen Kokillenteils 37 befindet, der auf dem unteren Koiiillenteil abgestützt ist. In der abgewandelten Ausführung nach Fig. 11 ist zwischen den beiden Kokillenteilen 40 und 41 ein ranmenförmiger Trennkörper 42 angeordnet, an dem die beiden KoKillenteile durch sie aufnehmende Vertiefungen zentriert sind. Der zwischen den beiden Koicillenteilen befindlicne Absciinitt des i'remiiiörpers 42 ist in seiner licnten Weite etwas '

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größer oemessen als der maximale Durchmesser des durch die Abschnitte 44 und 45 gebildeten Giei3raumes und nimmt eine Wandoekleidung 4^ aus wärmeisolierendem Werkstoff auf, die mit einer im wesentlichen senkrechten Wandfläche In die nach ο Den und nach unten/zulaufenden Abscnnitte. 44 und 45 des Gießraums übergeht.

Die in Fig. 12 dargestellte KoKille 1st derjenigen nach Fig. y ähnlich, doch sitzt der obere Kokillenteil 47 hier in der Trennfläche nicht unmittelbar auf dem unteren Kokillenteil 4b, sondern er ruht auf Zwischenlagen 4y, z.B. aus Holz, Fasermasse od.dergl., und weist einen nach unten ragenden, inneren Verlängerungsansatz auf, der sich auf einer im unteren Kokillenteil 4b Defindlichen Auskleidung 50 aus wärmeisolierendem Werkstoff abstützt. Die Isolierwirkung der Auskleidung ist zwar im wesentlichen die gleiche, wie bei der Kokille nach Flg.^i doch wird hier die Belastung aes im Bereich der Isolierschicht befindlichen Scnmelzmetails durch aas Gewicht des oberen Kokillenteils 47 zusatzlich vergrößert, wenn die Zwischenlagen 4y beim Eingießen des Schmelzmetalls die Kokille ausbrennen und die Auskleidung 50 dann mindestens ein begrenztes Niedersinken des oberen Kokillente ils 47 zuläßt. Die Zwischenlagen 4y könnten auch auf andere Weise als aurch Ausbrennen entfernt werden, z.B. durch Herausschlagen, und sie können so hoch oemessen sein, daß zwischen dem unteren Ansatz des Kokillenteils 47 und der Wandbekleidung ursprünglich ein Hohlraum verbleibt, aus dem das eindringende Schmelzmetall beim Niedersinken des oberen Kokillenteil» #7 wi·- "Jj^ der In den Block verdrängt wird. Natürlich brauchen die ZwiseheJl* lagen 49 dann nioht brennbar zu sein« .

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von lunkerfreien Gußblöcken in oben verjüngt zulaufenden Kokillen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung des Gußmetalls im oberen feil der Kokille beschleunigt und gleichzeitig im unteren "JL'eil der Kokille derart verzögert wird, daß die Verfestigung des flüssigen Metalls im unteren Teil des nach oben verjüngt zulaufenden Guukörpers im Bereich seines größten Querschnitts erst nach dem Verfestigen des Sohmelzmetails im oberen Teil des Gußkörpers eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die beschleunigte Abkühlung des Gußkörpers am oberen ώκΐβ der Kokille durch eine Verminderung der lichten Weite des Gießraums In diesem Bereich durch eine einwärtsragende Wandeinziehung, die verlangsamte Abkühlung am unteren Ende der nach oben verjüngt zulaufenden Kokille duroh eine wärmeisolierende Wandbekleidung im Bereich des größten Gießraumquerschnitts bewirkt wird·

3· Kokille zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2» die einen nach oben verjüngt zulaufenden, am oberen Ende offenen Gießraum aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille im Bereich des maximalen Querschnittes ihres nach oben verjüngt zulaufenden Gießraums eine wärmeisollerende Wandbekleidung (7,10,14,16,21,27,3^ι3ö,43,5ü) aufweist.

4* Kokille nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kokille am offenen, oberen linde ihres nach oben verjüngt zu-Jimfenden Gießraums an gegenüberliegenden Wänden mit abgestuft

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einwärts ragenden, ooeren Wandaoschnitten (4) versehen ist.

5. Kokille nach Ansprucn j, dadurch geKemiüeicnnet, da»j ale warme isolierende WandbeKleldung (·7,10,14,1ο) an der nach ooen verjin^u 2ulaui"enden Innenfläche der_t Kokillenwand angeordnet 1st.

ü. KoKille nach Ansprucn j_t dadurch geKennzelehnet, da.J der ule.iraum (lb,<2o) der Kokille am unteren finde einen nach unten verjüngt zulaufenden Abschnitt aufweist, der als Vertiefung in einer Grundplatte (Iy,Zo) angeordnet und mit der waruelsolierenuen WandDekleidunj {cI₁^y) versehen ist (i*'ig. 7 unä ü).

7. Kokille nacn Anspruch j, dadurch gekennzeicnnet, ac^j die Kokille aus einem ooeren, nacn oben verjüngten Koüillenteil 13^»37» ¹^Oi¹+?) und einem unteren, nach unten verjüngten Kokillenteil (j<d,3d,4l,^B) oesteht und die warme Isolierende Wandbekleidung (3^»Jo,4-3,50) im bereich des maximalen üietiraumquer3cnnictes an der Übergangsstelle der beiden Kokillenteile angeordnet ist (Flg. 9-12).

ü. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmeisollerende Wandbekleidung (36) ausschließlich am unteren Ende des oberen Kokillenteils (37) und oberhalb des unteren Kokillentells (30) angeordnet 1st (Fig.10).

9. Kokille nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Kokillenteilen (40,4-1) ein rahmenfprmiger frennkörper (47) von T-förmigem Querschnitt angeordnet und die wärmeisolierende Wandbekleldung (43) am Steg des Trennkörpers (42) angeordnet ist (Pig.11).

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lü. KoKille nach anspruch 6, dadurch geKennz-eicnnet, daß die in der Grundplatte (1^,25) befindliche Wand be kleidung (21,2?) auf dem Hand einer den Uieisraum unten abschließenden Einlageplatte (22) sitzt (Pig. 7 und ti).

11. Kokille nach Anspruch 7» dadurch geKennzelehnet, daß die warraeisolierende Wandbekleidung (£0) in KDStand vom oberen rinde des unteren Kokillenteils (4ö) in diesem KoKillentell angeordnet ist, der obere KoKillenteil (47) mit einem an seinem unteren EndJ befindlichen, inneren Verlängerungsansatz ooerhalb der Wandoekleidung (50) in den unteren Kokillenteil (4-Ö) ragt und zwischen beiden Kokillenteilen (47»4ΰ) außerhalb des Verlängerungsansatzes eine entfernoare Zwischenleige (4y) vorgesehen ist {Fig·12).

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