DE2920750C3 - Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen und Sandformkasten dafür - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen und Sandformkasten dafürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlbiöcken 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 Masse 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 Bedingunge ι an der Innenfläche der 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« 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
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 Kokillenoberfläche. Infolgedessen kann nicht nur die Kokille öfter benutzt werden,
vielmehr können auch erheblich bessere Blöcke oder dergleichen Gußstücke erzielt werden.
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 Furanhirze benutzt werden. Das
Hindurchblasen von Luft durch den heißen Formsand-
körper 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« 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 erzielt werden, wenn 2—4 Stunden nach Abschluß des Gießvorgangs Gas in einer Menge von
30-4ONmVh während eines Zeitraums von 8—14 jo Stunden in die Sandform eingeblasen wird.
Die GB-PS 14 49 052 beschreibt ein Verfahren zjr
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.
Aus der DE-OS 19 59 484 ist ferner ein Verfahren zum Abkühlen von Stahlwerkskokillen nach der
Entfernung der darin erstarrten Blöcke bzw. Brammen bekannt, wobei es sich um ein Kvhlverfahren während
des Betriebs der Stahlwerkskokillen handelt, bei dem den Kokillen-Stirnflächen weniger Wärme entzogen
wird als den übrigen Kokillenflächen. Wenn damit Deformationen des iKr^nquerschnittes der Stahlwerkskokillen
vermieden werden sollen, handelt es sich um eine vrllig andere Problematik als sie bei der
Herstellung von Grauguß-Kokillen auftritt, wenn deren Gefüge beeinflußt werden soll, so daß sich eine größere
Lebensdauer der Kokillen erzielen läßt. Auch läßt sich
der DE-OS 19 59484 kein Hinweis darauf entnehmen, einen Teil des K"nslharzbinders des Formsandes zu
verbrennen, was beim erfindungsgemäßen Verfahren zu einer augenblicklichen Volumenverkleinerung des
Formsandes führt und seine Kohäsion verringert eo
Die DE-AS 11 91 076 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 DE-AS schlägt vor, die Innenfläche der Kokille nach
dem Gießen und nach der Entfernung des Formkern·; einer Schockkühlun;j mittels eines Gasstroms 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 Zeichnung näher erläutert. Es
zeigt
Fig.I einen schematischen Längsschnitt durch eine
Block-Kokille in einem Sandformkasten,
Fig.2 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Detailschnittansicht des Ausschnitts II in F i g. 1, und
F i g. 3 eine Teilansicht der Anordnung nach F i g. 2 in abgewandelter Ausführungsform der Erfindung.
F i g. 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 Innengehäiue 2 ist weiterhin ein
Trag- oder Heißauge 7 angebracht nut dessen Hilfe das
Innengehäuse angehoben werden kann. Die Kokille 1 ist im Formkasten zwischen Sandkörpem 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 weiche 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 ir. 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 miteinander verbunden. Über dem
Versteifungsring 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 weiche bei Benutzung des Formkastens Druckluft in den Formsand eingeblaseri 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 231 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 vpti etwa 35 Nrn3/h eingeblasen.
Als Formsand wurde ein Gemisch aus Quarzsand und Furanharz benutzt; der größte Teil des Furanharzes
verbrannte und entwich als Gas, währe'id die Luft in den
Formsand eingeblasen wurde. Der Luftüberschuß reichte aus, um die Innenfläche der Kokille so stark zu
entkohlen, daß Jr.s Perlitgefüge an dieser Fläche in
Ferrit umgewandelt wurde.
Es hat sich gezeigt, daß — je nach den anderen Umständen — diese Verbesserung des Gefügcs 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 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.
ϊ 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
ίο 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
ι ί und damit die Nutzlebcnsdauer der Kokille verlängert.
Claims (7)
- Patentansprüche:t. Verfahren zur Herstellung von Grauguß-Kokillen für das Gießen von Stahlbiöcken oder derglei- chen, 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 ι ο 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 Innenfläche 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 M Stunden nach Abschluß des Gießvorgangs Gas in einer Menge von 30—40 Nm3/h während eines Zeitraums von 8-14 Steiiden in die Sandform eingeblasen wird.
- 7. Sandformkasten zur Ve»· renaung beim Verfah- a ren 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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