DE2312958C3 - Verfahren zum Vergießen einer Metallstange in einem Kohleblock - Google Patents

Description

Hohe? Abkühlung wird die Belastung während wenigstens 5 Minute« nach dem Gießen aufrechterhalten.

Zur Einwirkung dieser Belastung (s. F i g. 2) übt wan wenigstens auf einen Teil 7 der Oberflächen der Enden der Schenkels des Blocks I einen DruckF parallel zu den Längskanten des Blocks, z. B. mittels Schellen bzw. Winden aus. Die Einwirkungszonen 7 der Druckkräfte sind vorzugsweise nahe den Enden der Außenkanten 6.

Die Zugbruchfestigkeit der verwendeten Kohleblöcke, ob sie nun auf Basis von Graphit, auf Basis von Anthrazit usw. hergestellt sind, liegt zwischen 10 und 50 kg/cm*. Es genügt daher, auf die Enden der Schenkel des Blocks eine Gesamtkompressionskraft einwirken zu lassen, mit der die sich daraus ergebende Belastung an jedem Punkt der betroffenen Zone des Blocks über der Zugbruchfestigkeit liegt.

So besteht das Verfahren im Vorspannen der Zonen des Blocks, die durch den auf das Gießen des Vergußmetalis folgenden Wärmeschock am meisten beansprucht sind, während der garben erforderlichen Dauer der Verteilung des Wärmeschocks. Es ist für »lie Kathodenkohleblocktypen anwendbar. Es bringt keinen Nachteil, sondern ermöglicht auch eine Rationalisierung und Verbesserung der Produktion je Arbeitsplatz. Schließlich ermöglicht es eine Verminderung der Dauer und Temperatur der Vorerhitzung.

Die folgenden Beispiele erläutern die Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens. Sie beziehen sich alle auf Fälle von Kathodenblöcken auf Basis gebrannten Anthrazits mit einer Zugfestigkeit von 33 kg/cm³. Die Blöcke haben eine Länge von 310 cm und einen Querschnitt von 50 χ 45 cm. Die Nut hat eine Tiefe von 15 cm und eine Breite von 17 um in ihren breitesten Teilen. Die metallische Stange ist 14 cm hoch und 12 cm breit. Unter diesen Bedingungen sind die beiden Blockschenkel etwa 16 cm breit. Bei allen Versuchen wurden die Temperaturen in den mittleren Biockqueischnitten erfaßt. Am höchsten Punkt der Blöcke wird die Temperatur in den Schenkeln möglichst nahe an der Nut erfaßt. An der Unterseite der Blöcke wird die Temperatur unter den Blöcken erfaßt.

Beispiel 1

Das Vergießen wurde nach dem üblichen Verfahren ohne Drucklängsbelastung durchgeführt. Die Vorerhitzungsdauer betrug 4 Stunden für alle Blöcke. Die Metallstangen waren auf Temperaturen von bis 650" C, die Oberseiten der Blöcke auf 400 bis 450 C, die Unterseiten der Blöcke auf 100 frs 150° C erhitzt. Das Gußeisen wurde mit einer Temperatur zwischen 1380 und 1450^c C gegossen. Man stellte fest, daß 80 °.Ό der so hergestellten Blöcke wenigstens einen Querriß an einem Schenkel aufwiesen.

Beispiel 2

Vorerhitzungsdauer: 2 Stunden Vorerhitzungstemperaturen: Metallstangcn bis 500° C

Oberseiten der Blöcke 280 bis 300° C Unterseiten der Blöcke 50 bis 60° C.

Das Gußt.isen wurde ohne Einwirkung einer Drucklängsbelastung zwischen 1380 und 1430⁰C gegossen. Man stellte fest, daß alle Blöcke wenigstens einen Querriß an einem Schenkel 75 °/o davon wenigstens drei erhebliche Risse aufwiesen.

Beispiel 3

Die Vorerhitzungs- und Gußeisentemperaturbedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 2. Jedoch ließ man außerdem auf jeden Schenkel der Blöcke eine gesamte Kraft von 3 t als Drucklängsbelastung mittels Winden einwirken, die an Platten von 10 χ 10 cm angriffen, die an den Endflächen der Schenkel nahe den Außenkanten entsprechend dem

Schema der Fig.2 angebracht waren. Diese Belastung von 30kg/cm^s, die etwas unterhalb der Zugbruchfestigkeit des Blockmaterials lag, wurde während 10 Minuten nach dem Guß beibehalten. Man stellte fest, daß 30° ο der Blöcke wenigstens einen

Querriß an einem Schenkel aufwiesen.

Beispiel 4

Die Vorerhitzung;.- und Gußeisentemperaturbedingungen waren die gleichen wie im Beispiel 2. Die gesamte Kompressionskran, die auf jeden Schenkel wie im Beispiel 3 einwirkte, betrug 5 t, was einer Drucklängsbelastung von 50 kg/cm^s entsprach. Diese Belastung wurde während 10 Minuten nach dem Gießen aufrechterhalten. Man stellte fest, daß kein Biock irgendeinen Schenkelriß aufwies.

Beispiel 5

Vorerhitzungsdauer: ! Stunde Vorerhitzungstemperatur: Metallstangen 400 bis 470^c C

Oberseiten der Blöcke 200 bis 220° C Unterseiten der Blöcke 30 bis 40' C Gußeisentemperatur: 1380 bis 143O°C.

Wenn man keine Drucklängsbelastung einwirken ließ, zeigten die Blöcke wenigstens drei starke Risse an den Schenkeln.

Wenn man eine Längsdruckbelastung von 5 t je Schenkel an Platten von 10 X 10 cm zur Einwirkung

brachte und 10 Minuten nfeh dem Gießen aufrechterhielt, zeigte kein Block Schenkelrisse.

Beispiel 6

Die Vorerhitzungs- und Gußeisenternperaturbedin-♦5 gungen waren gleich denen im Beispiel 5.

Die Drucklängsbelastung war 5 t je Schenkel und wirkte auf Platten von 10 < 10 cm ein. Diese Belastung wurde während 5 Minuten nach dem Gießen aufrechterhalten. Man stellte fest, daß 10°/o der Blöcke wenigstens einen Querriß an einem Schenkel zeigten, wobei diese Risse in dem Augenblick auftraten, wo man die Belastung beendete.

Der Vergleich der Beispiele ! bis, 4 zeigt den günstigen Einfluß der Drucklängsbelastung und ihre vollständige Wirksamkeit, wenn ihre Stärke die Zugbrueiifestigkeit des Blockmaterials übersteigt.

Der Vergleich der Beispiele 2 und 4 und der der beiden Fälle von Beispiel 5 zeigen die Möglichkeit der Verringerung der Vorerhitzungstemperaturen 6o beim Arbeiten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Der Vergleich der Beispiele 5 und 6 zeigt den Einfluß der Zeitdauer der Aufrechterhaltung der Drucklängsbelastung während der Abkühlung. 65 Das erfindungsgemäße Verfahren, das in allen diesen Fällen vorteilhaft ist, ist weder von der Art der Vorerhitzung noch von der Art des den Block bildenden kohlenstoffhaltigen Materials abhängig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. ,. Verfahren zum Vergießen, einer Metall·- Auftrete
   Nut anordnet, den Block und die Stange

   Ärdt1«^r_gr_ketn^cTn. _Wc Vergußvorgänge sind folgende:

   daß mar? vor dem Gießen mindestens auf die den ». _{v<Jrerhitzung der} Kathodenblöcke und Stromzu-S^ (6) d Shenkel (5) des I. JJjjJJSS^ _di llemein ·»?«*«»

   vor dem Gießen mindestens auf di _{v<Jrerhitzung der} Kathodenblö Se^ Längskanten (6) der Schenkel (5) des I. JJjjJJSS^, _die allgemein ·?

   Blocks (1) benachbarten Blockierte eine Druck- S Sehen, derart, daß man Temperaturen

   längsbelasW von einer der Zugbruchfestigkeit ^Größenordnung von «OhWC un

   des Blockmaterials wenigstens gleichen Starke Mittelteil der Stange und in der Größenordnung

   einwirken läßt und diese Belastung mindestens 15 Mute.«*ι ^ _Q ^ _Blocktei, _{nahe der Nut}

   während eines Teils der Abkühlungszeit auf- vcm^

   während ^

   rechterhält. . Vrtrerhitzuns Gießen der Metall-
2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch ge- ₂. Nach der ^VorJ^"^g _Gußei_Sen .st, mit einer kennzeichnet, Jaß man die Drucklangsbela- ^schmelzC; ^Sp ä und 1500 C. Unter stungskräfle auf wenigstens einen Teil (7) der *° Tempera urzw^hcn^) ^ Endflächen der Blockschenkel (S) einwirken laßt. diesen V °.™ J¹¹^"" f^„^g _Guli des Gußeisens

   3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- ^!^η"°^β^·Λ,αηΑ Inneren der Nut freikennzeichnet, daß die Einwirkungszonen (7) der _{in je}den ^um ^ ^St^_uErhalten. Drucklängsbelastung nahe den Außenkanten (6) gelassenen Hohlraum zu

   Hegen. . _u , . . *⁵ _{während der} Minuten, die dem Guß folgen, wer-

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche \ bis . ^Oberflächen der Nut auf eine höhere Tempc-

   3, bei dem das Vergußmetall zwischen 1380 und *^{n die}V°,_{ich nahe} der des Gußeisens gebracht, 1450 C vergossenes Gußeisen ist und d.e Abkuh- "JJVf' _{dj Wärme}welle sehr wenig m das Innere lung natürlich erfolgt, dadurch gekennzeichnet, J^anr™^_fc eindringt und die äußeren Teile des daß die Zeit der Aulrechterhaltung der Druck 3° des ^Bloc*^s _{f de}* VorerhHzungstemperatur oder längsbelastung über 5 Minuten «egt. ^A rund der natürlichen Abkühlung etwas niedn-

   5 Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis au uruna

   4, dadurch gekennzeichnet, da£ die Metallstange gt- _''^ⁿ- _{jm Inneren des} Blocks Wärmegra-(2) auf zvvischen 400 und 500" C und der Block ts ^e Ausmaßes und damit auch

   1 an seiner Oberseite zwischen 200 und 300 Γ 35 dunt srtr g _{Ausdehnungsgrac},i_ent_en auf, d.e zu und an seiner Unterseite zw.schen o0 und 6U C ^^rNU JV^_{h Spann}ungen führen, d.e örtliche nahe vorerhitzt werden. d_en äußere" Kanten des Blocks sichtbare Bruch-

   6. Verwendung eines mit einer Metallstange den am*er ^^ ^^ _{verursacheni der}en Ebene (2) nach dem Verfahren gemäß einem der An- "^" ," . _senkrecht zur Richtung der Kanten hegt, sprüche 1 bis 5 verbundenen Kohleblocks (1) ^ *° ^t Risse treten kurz nach dem Guß allgemein in. Kathode und Stromzuführung einer Aluminium- ,'"/" Ji!t _eretCn 10 Minuten auf. Die im Augenblick elektrolysezelle. ^ £.,_{d sehr gut} sichtbaren Risse schließen sich

   Tm Maß der Abkühlung des Block«, wj™ «!.«r^ ₄, therm wird. Die Stoffunterbrechung bleibt trotzdem

   ⁴⁵ ernaUen und beeinträchtigt die mechanischen E.gen-

   schäften der Kathodeneinheit. ^

   Der Boden von Tiegeln industrieller Wannen die ^^^^^tz^hS^ " "

   insbesondere zur elektrolytischcn Herstellung von 8^e^«_{E fj d lie t dic} Au.gabe zugrunde, e.n sol-

   Aluminium dienen, wird allgemein durch die Neben- 50 Dei^™_en ^g _zum ^b _VergieBen einer Metallstange .η

   einanderstellung mehrerer vorgebrannter Kohl cn- thcs^v _{k zu entwicke}l_n, bei dem derartige

   stoffblöcke auf Basis von Anthrazit Graphit oder einem no _{Schenkcln des} Kohleblocks verm.eden

   anderer Kohlenstoffmatcrialien gebildet. Jeder Koh- Risse in clcn >cn

   knstoffblock (1, Fig. 1), der als kathodisch.: Strom- werüen.. _Erfindung, womit diese Aufgabe zuführung für die Elektrolyse dienen sol ist mit 55 ^f^f^ ,_in Verfahren zum Vergießen einer

   einer metallischen Stromzuführungsstange (2) verse- gjU* wml . _Kohleb,_ock, bei dem man im

   hen, dic in einer Nut (3) angeordnet .st die im Block ^'^^„„„^ anbringt, die Stange in der Nut

   (I) eingearbeitet ist. Man nennt die Teile wie (5), d.e »lock e'ne La ng *. _Stange vorerhitzt und

   ■/u beiden Seiten der Nut (3) liegen, Blockschenkel. anordnet, den B ocK _die ^

   Um die Befestigung der Stange in der Nut sowie 60 flüssig« NU an in _{dem Gießen mind}

   dm elektrischen Koniakt zwischen dieser Stange und J™ ^JXX"'^^«,, Längskanten der Schenkel

   dem Block zu sichern, wendet man wahtezw ^⁵BkKkS benachbarten Blockteile eine Drucklängs-

   Technikcn an: In den um d.e Stange im Innren der Jes^'ocKs ° _{der z bruchfesligkcIt des}

   Nut herum freigelassenen Raum stampft man entwe- belastung von _hen ^^ _{ci WI ken} der eine Kohlenstoffpaste oder gießt eine Metall- 65 ^^J™ Belastung mindestens während eines

   schmelze ein. . ,. _T ·. _{d r} Abkühlungszeit aufrechterhält.

   Diese Technik des Eingießens einer Metall- Te '* der ADK ^ 8 , _{Gußeisen un}d natür-

   «chmclzc. die sich für eine Serienproduktion mit be- Im Fall des verg.