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Verfahren, um unerwünschte Verformung eines gegossenen Schlackengegenstandes
beim Abkühlen zu vermeiden Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Schlackengegenständen
besonders für Bauzwecke, wie Bausteine, mit genau bestimmten äußeren Flächen, Linien
und Ecken ohne jede Schwellung, Verformung oder Bruch. Sie bezweckt vor allem, eine
unerwünschte Verformung eines gegossenen Schlackengegenstandes beim Abkühlen zu
vermeiden.
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Zur Herstellung von Gebrauchsgegenständen aus Schlacke durch Gießen
sind zwei verschiedene Verfahren bekannt. Nach dem ersten läßt man Schlacke in gut
isolierte dünne Metallformen fließen. Die Schlacke wird dann mit weiterer geschmolzener
Schlacke bedeckt, um eine langsame Abkühlung zu sichern. Die Schlacke bleibt nun
mehrere Tage lang zum Kühlen liegen und wird dann herausgegraben, aus den Gußfortnen
entfernt und zum Versand gesichtet. Dieses Verfahren gibt keine wohlgeformten Erzeugnisse
oder gleichmäßige . Güte und eignet sich nur, um rohe, schwere, dichte Gegenstände
herzustellen, die keine genauen Abmessungen erfordern, wie Pflastersteine o. dgl.
Das Verfahren ist sehr zeitraubend und erfordert hohe Kosten für Formen und Arbeit,
großen Arbeitsplatz und verschwendet sehr viel Schlacke.
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Das zweite Verfahren besteht im Einfließen der. Schlacke in schwere,
unisolierte Metallformen, in welchen sie gekühlt wird, bis eine ausreichend feste
Kruste gebildet ist. Der Formling wird dann herausgenommen, wenn erforderlich wieder
erhitzt und in Sondervorrichtungen langsam abgekühlt. Dieses Verfahren arbeitet
rasch, ergibt höhere Güte, größere Ausbeute, bessere Nutzbarmachung der Schlacke
und erfordert kleinere Formkästen und weniger Arbeitsraum und Bedienung. Dieses
Verfahren hat aber mit der in den neuzeitlichen amerikanischen Hochöfen hergestellten
Schlacke keinen Erfolg gehabt.
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Wenn solche Schlacken nach diesem Verfahren behandelt werden, werden
sie gewöhnlich verformt oder zerspringen bald nach dem Gießen, so daß das entstehende
Erzeugnis keinen Handelswert hat. Diese Erscheinung kann entweder auftreten während
der Formling noch in der Form steckt oder kurz nach seiner Herausnahme. Man nimmt
an, daß der Grund dafür das Freimachen und Entweichen eines Teils der gelösten Gase
ist. Solche Gase sind in diesen Schlacken immer
enthalten, und es
entstehen innere Spannungen, die- geneigt sind, den Rauminhalt des Formlings zu
vergrößern. Verformung oder sogar Bruch der mehr oder weniger festen und kühleren
Flächen ist das Ergebnis.
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I:s ist nun festgestellt worden, wie:solche Brüche vermieden und Verformungen
geregelt werden können.- 11fan kann zu diesem Zweck an den Stellen die Verformung
verhindern, an denen die Flächen des Gegenstandes genau sein müssen, und die Verformung
an den Stellen stattfinden lassen, an welchen eine genaue Form nicht erforderlich
ist. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Flächen des Gegenstandes verschieden
kühlt.
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Es ist zwar bereits ein Verfahren zur nutzbringenden Kühlung von Schlacken
in hohlwandigen; Behältern, durch deren Hohlwände Wasser geleitet wird, bekannt,
nach welchem die Wärme des erstarrenden Schlackenkuchens dadurch abgeführt wird,
daß das durch die Hohlräume der Schlackenkübel strömende Kühlwasser während der
Wärmeaufnahme durch Druckerhöhung an der Dampfbildung verhindert wird. Bei diesem
Verfahren handelt es sich aber lediglich um die Ausnutzung der Wärme der Schlacken,
während es im vorliegenden Falle darauf ankommt, dent Steinen möglichst wenig Wärme
zu entziehen, um für die nachfolgende langsame Abkühlung der Steine genügend Wärme
zu haben.
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Es wurde gefunden, daß Bruch einer Fläche nur dann eintritt, wenn
keine der Flächen genügend gfschmeidig ist, um sich zu verformen, wehn die inneren
Spannungen ausgeglichen werden. Bruch wird dadurch vollkommen vermieden, daß man
wenigstens eine Fläche des Gegenstandes genügend geschmeidig hält, die sich während
des Erstarrens des Inneren des Gegehstandes verformen kann und dadurch die inneren
Spannungen ohne Bruch ausgleicht.
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Es hat sich gezeigt, daß Verformung nur in nicht unterstützten Flächen
eintritt, die am biegsamsten oder am wenigsten starr sind, wenn die Verformung die
innere Spannung ausgleicht. Eine derartige Verformung wird mit Erfolg dadurch örtlich
beschränkt, daß die Flächen des Formlings so gekühlt werden, daß die Flachen, die
genau sein müssen, weniger geschmeidig sind als diejenigen, die nicht genau können.
sein brauchen und sich also verformen können.
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Die verschiedene Verformungsfähigkeit wird wunschgemäß durch verschiedene
Kühlung erreicht, so daß an den Oberflächen mehr oder weniger- starre oder biegsame
Häute oder Krusten gebildet werden, während das Innere des Formlings noch geschmolzen
oder zäh ist. Vorzugsweise wird mit dieser verschiedenen Kühlung begonnen, sobald
die geschmolzene Schlacke in die Form gegossen wird, und fortgesetzt, bis der Formling
aus der Form entfernt wird und sein Inneres vollkommen erstarrt ist, oder so lange
wie erforderlich.
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Obwohl dieselben Ergebnisse dadurch erreicht werden können, daß die
Form aus Stoffen hergestellt wird, die die Wärme mit v erschiedener Geschwindigkeit
von dem frisch gegossenen Gegenstand ableiten, so wird doch vorgezogen, die Flächen
der Form nicht gleich lange mit@demfrisch gegossenen Gegenstand in Berührung zu
lassen. ; Gewöhnlich kann man die Form wälzend 5 bis .3o Sekunden mit den Flächen,
die genau sein sollen, in Berührung halten, je nach der Wärmemenge, die. man zurückzuhalten
wünscht, um eine langsame Abkühlung zu erreichen, während die Teile der Form, an
welchen eine Verformung erlaubt ist, schon nach z bis z Sekunden entfernt werden,
je nach der Temperatur der Schlacke während des Gießens und der für die Bildung
einer selbstunterstützenden Kruste erforderlichen Zeit.
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Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Formen aus Metall mit guter
Wärmeleitungsfähigkeit herzustellen und - sie kräftig zu kühlen entweder mittels
Wasserumlauf in eingebauten Kanälen oder durch Spritzen mit Wasser, je nach, der
Art des Formlings und der' benutzten Maschine: Solche Formen werden vorgezogen,
nicht nur weil sie die Arbeiten beschleunigen, die Leistung erhöhen und die Kosten
vermindern, sondern auch weih man durch ihre Benutzung den steilsten Temperaturabfall
in der Oberfläche der gegossenen Gegenstände und deshalb die dünnste; biegsamste
und am leichtesten verformbare Oberflächenkruste, die starr genug sein wird, um
ihre Form nach Herausnahme aus der Gußform beizubehalten, erreichen kann. -Solche
Formen geben der Oberflächenkruste die erforderliche Festigkeit mit dem kleinsten
Wärmeverlust und bewahren deshalb die größte Wärmemenge zum Gebrauch beim nachherigen
langsamen Abkühlen des Formlings. Deshalb ist es gewöhnlich unnötig, weitere Wärme
zuzuführen, um ein einwandfreies Abkühlen zu erreichen.
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Zur Durchführung -der Erfindung ist es zwar nicht notwendig, aber
doch zweckmäßig, die Verformung dort zu bewirken, wo die Wärme naturgemäß langsamer
entweicht als an den Oberflächen, die man in der ursprünglichen Form beibehalten
will. Hohlräume oder Vertiefungen der Gegenstände werden für die Verformung gewöhnlich
vorgezogen, da solche Flächen die Wärme langsamer ausstrahlen,
von
selbst heißer bleiben und langsamer feste Krusten bilden und deshalb länger als
andere Flächen geschmeidig und biegsam bleiben. Wenn man solche Vertiefungen benutzt,
ist es nicht notwendig, nach dein Gießen auf die Aufrechterhaltung eines geschmeidigen
Zustandes zu achten, da sich dies wegen der Form der Flächen von selbst regelt.
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Wenn man die Flächen, die bestimmte Foren haben sollen, stärker kühlt
als die Flächen, denen eine Verformung erlaubt ist, und bei Benutzung von Hohlräumen
oder Vertiefungen Vorsorge trifft, daß die Verformungen aufrechterhalten bleiben,
so werden Brüche wie auch-Verformungen an anderen Stellen vollkommen vermieden.
Je heißer die zu verformenden Flächen der Vertiefungen sind, desto sicherer schützen
sie gegen Verformung der Stellen, die genaue Form behalten sollen.
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Wenn aus Schlacke sehr leichte Gegenstände gegossen werden sollen,
ist es oft vorteilhaft, die Schlacke vorher in bekannter Weise aufzublähen oder
zu schäumen, so daß die Schlacke eine bedeutende Menge Gasblasen enthält. Wenn solche
aufgeblähte Schlacke gegossen wird, wird die Verformung nicht immer eine Aufquellung
sein. Ab und zu zerspringen nämlich die Gasblasen, das Gas entweicht, und die Oberfläche
sinkt zusammen und wird konkav.
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Obwohl die Erfindung hauptsächlich als Schutz gegen Verformung von
Flächen durch Aufquellen gedacht ist, so ist sie auch als Schutz gegen jede andere
Art von Verformung während des Überganges vom geschmolzenen in den festen Zustand
geeignet.
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In den Zeichnungen, die eine für die Ausführung des Verfahrens zweckmäßige
Vorrichtung zeigen, bezeichnet Abb. i die Seitenansicht der ganzen Vorrichtung.
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Abb. a ist die Ansicht eines gegossenen Schlackensteines nach dem
vorliegenden Verfahren hergestellt, und Abb;. 3 ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI
der Abo. z.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen
erläutert, wobei die Gegenstände in einer Reihe von Formen gegossen werden, die
eine -endlose Kette bilden.
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Jede Form besteht aus zwei aneinanderliegenden Teilen 2. Diese Teile
laufen um Trommeln io und ii in der Pfeilrichtung (Abo. i). Die Formen sind oben
mit Flan-' scheu 12 versehen, die an Z-Stangen 13 gleiten, welche am Rahmen 1:1
befestigt sind. Die Formen werden absatzweise bewegt mittels einer unten beschriebenen
Vorrichtung und erhalten die Schlacke aus einem Speisebehälter 15. Wenn die Formen
mit der erforderlichen Menge Schlacke gefüllt sind, wird finit Hilfe eines Stempels
ein Hohlraum gebildet. der Stempel dann herausgezogen und die Form mit Wasser gekühlt.
Wenn die Teile 2 die Trommel io durchlaufen, werden sie geöffnet, die Gegenstände
fallen aus den Formen heraus, werden zum Abkühlraum geführt und sind nach dem Kühlen
fertig zum Versand.
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Wie in Abb. z gezeigt, werden die äußeren Flächen 63 des Formlings
nicht verformt, sondern entsprechen im wesentlichen denjenigen der Form. Die Wände
64 der Hohlräume 65 werden dagegen durch die während der Erstarrung der Schlacke
ausgeglichenen inneren Spannungen verformt. Die erstarrte Kruste der Wände 64 ist
verhältnismäßig dünn und biegsam im Vergleich mit derjenigen der äußeren Wände;
erstere übernimmt deshalb allein den Ausgleich der inneren Spannungen.
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Die Bezeichnung Schlacke umfaßt nicht nur Hochofenschlaclce, sondern
auch andere Ofenschlacken und synthetische, aus schlackenbildenden Stoffen hergestellte
Schlacken.
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Zur Durchführung des Verfahrens kann an Stelle der angegebenen Vorrichtungen
auch jede andere geeignete Vorrichtung benutzt werden.