DE1111781B

DE1111781B - Verfahren und Vorrichtung zum fallenden Giessen von Metallen in Kokillen unter Schutzgas

Info

Publication number: DE1111781B
Application number: DEH27697A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gerhard Becker; Dipl-Ing Erich Drescher
Original assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Current assignee: Huettenwerk Oberhausen AG
Priority date: 1956-07-28
Filing date: 1956-07-28
Publication date: 1961-07-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum fallenden Gießen von Metall in Kokillen unter Ausschluß der Einwirkung der Atmosphäre auf die Gießoberfläche und wenigstens einen Teil des Gießstrahles, wobei die Kokille ein inertes Gas enthält.

Bekanntlich reagieren schmelzflüssige Metalle beim Gießen, je nach ihrer Affinität zu Sauerstoff, mehr oder weniger stark mit dem Luftsauerstoff. Die sich hierbei bildenden Oxyde beeinträchtigen die mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften der Erzeugnisse. Beim Eisen, das in schmelzflüssigem Zustand eine große Affinität zu Sauerstoff besitzt, macht sich der schädliche Einfluß solcher Oxyde an dem Fertigstahl besonders unangenehm bemerkbar.

Das bekannte Abgießen des Stahles im Vakuum ergibt praktisch eine Unterbindung der Reaktion des flüssigen Stahles mit dem Luftsauerstoff. Die Durchführung dieses Verfahrens erfordert jedoch verwickelte und aufwendige Vorrichtungen. Bei diesen Vorrichtungen ist es bekannt, an der Unterdruckkammer^im Durchlaß für das Eingießen des Stahles eine abdichtende Membran, z. B. aus Stahlblech oder einem anderen Metall, vorzusehen, welche die Erzeugung des gewünschten Unterdrucks in der Kammer zuläßt, jedoch beim Einfüllen des Stahles durchschmilzt.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, den Stahl während des Abstiches und Abgießens mit einem Gasmantel aus einem möglichst sauerstoffarmen Schutzgas, wie Wasserstoff, Stickstoff, Koksofengas od. dgl., zum umgeben, wobei aber höchstens ein Teilerfolg möglich war, weil sich bei diesem Verfahren nicht vermeiden ließ, daß der Gießstrahl in der Gießform mit der Luft in Berührung kommt.

Ein anderer bekannter Vorschlag sieht die Verbindung des Schmelzofens und der Gießform mit einer, beispielsweise aus teleskopartigen Sektoren bestehenden Abdeckung vor, welche der Bewegung des Ofens während des Gießens folgen kann, und läßt das Gießen des Metalls unter einer Atmosphäre von Kohlenoxydgas vor sich gehen, wobei das Gas sowohl den Raum über der Schmelze im Schmelztiegel als auch die Abdeckung zwischen Ofen und Gießform sowie die Gießform ausfüllt. Hier besteht der Nachteil, daß es, insbesondere bei hohen Gießtemperaturen, sehr schwierig ist, mit den bekannten Vorrichtungen eine hinreichend luftdichte Verbindung zwischen Ofen und Gießform zu erzielen. Ein anderer erheblicher Nachteil besteht darin, daß das Verfahren nur in Fällen angewandt werden kann, bei denen nur eine einzige Gießform zur Anwendung kommt. Für Verfahren und Vorrichtung zum fallenden

Gießen von Metallen in Kokillen

unter Schutzgas

Anmelder:

Hüttenwerk Oberhausen Aktiengesellschaft,
Oberhausen (RhId.)

Dipl.-Ing. Gerhard Becker,

Oberhausen (Rhld.)-Osterfeld,

und Dipl.-Ing. Erich Drescher, Oberhausen (RhId.), sind als Erfinder genannt worden

das übliche Abgießen des Stahles, bei welchem der Stahl aus einer Gießpfanne in mehrere Kokillen gegossen wird, kommt die Anwendung dieses Verfahrens nicht in Frage.

Auch das Ausfüllen der Kokille vor dem Gießen mit einem indifferenten Gas ist bekannt. Hierbei wird von unten indifferentes Gas in die Kokille eingeleitet und die Einleitung des Gases beim Gießen unterbrochen, um das Entstehen eines Überdruckes in der Kokille zu verhüten. Da die Kokille auf der Eingießseite keinerlei das Abströmen des Gases hindernde Abschirmung besitzt, strömt das sich in der Kokille beim Gießen rasch erwärmende Gas nach begonnenem Gießen ungehemmt innerhalb kürzester Zeit ins Freie und tritt der Luftsauerstoff während des größten Teils des Gießvorganges frei zum Gießstrahl und zu dem in der Kokille befindlichen flüssigen Metall.

Nach der Erfindung wird nach Absperung der Kokille gegen das Eindringen der Atmosphäre die Kokille mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, Argon, Kohlensäure od. dgl., unter vollständiger Verdrängung der in der Kokille befindlichen Atmosphäre mit Überdruck angefüllt und anschließend durch das Einfallen des Metalls in die Kokille eine Sperre im Einlaß der Kokille derart aufgehoben, daß das aus der Kokille strömende Schutzgas den Gießstrahl umhüllt. Dieses Verfahren gewährleistet in einfacher Weise, daß sowohl der Gießstrahl als auch das gegossene Metall nicht mit der Atmosphäre in Berührung kommen.

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Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einer auf die Kokille aufzusetzenden Haube mit einer Eingießöffnung, einer durch den einfallenden Gießstrahl aufzuhebenden Sperre, z. B. einer Blechfolie, im Gießeinlaß und einer Einlaßöffnung für das Schutzgas. Beim Gießen wird die Pfannenöffnung bzw. die Ofenschnauze, aus welcher der flüssige Stahl strömt, möglichst nahe an die durch die Sperre geschlossene Eingießöffnung herangebracht. Zu Beginn des Gießens durchschlägt der Gießstrahl die Blechfolie und strömt durch die hierbei in der Blechfolie gebildete Öffnung in den mit dem Schutzgas gefüllten, von der Gießhaube, den Kokillenwänden und der Bodenplatte gebildeten Raum. Durch die in der Blechfolie entstandene Öffnung stömt das Schutzgas unter Überdruck nach oben ins Freie und umhüllt hierbei den Gießstrahl zwischen der Pfannenöffnung und der Blechfolie, um so die Oxydation des Gießstrahles zu verhindern.

Weitere Merkmale der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, welche ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schematisch im Aufriß zeigt.

Auf die Kokille 1 ist eine Gießhaube 2 mit einem zylindrischen Aufsatz oder Ansatz 3 als Gießeinlaß dicht aufgesetzt. Der Gießhaubenansatz 3 ist durch eine auf einer Ringschulter 4 aufliegende, mit einem ringförmigen Gewicht 5 oder in anderer Weise festgelegten Blechfolie 6 von dem Innenraum der Gießhaube abgeschlossen. In der Gießhaube ist ein Kanal? vorgesehen, durch den ein in das Innere der Gießhaube ragendes Rohr 8 von solcher Länge eingeführt ist, daß bei auf die Kokille aufgesetzter Gießhaube das Rohr bis nahe an die Bodenplatte 12 heranreicht. Durch das Rohr 8 wird das Schutzgas eingeleitet.

Die Einleitung des Schutzgases durch das Rohr 8 erfolgt solange, bis der von der Gießhaube und der Kokille gebildete Raum vollständig mit dem Schutzgas angefüllt ist und an dem in der Gießhaube vorgesehenen Kanal 9, an welchem ein mit einem Stutzen versehener Druckmesser 10 und ein Rückschlagventil 11 angeschlossen sind, kein sauerstoffhaltiges Gas mehr entweicht, was beispielsweise dadurch festgestellt werden kann, daß ein glimmender Span, der an den Ausströmstutzen gehalten wird, erlischt. Durch entsprechende Regelung der Schutzgaszufuhr und entsprechendes Einstellen des Rückschlagventils 11 wird ein Überdruck in der Kokille erzeugt, welcher während des ganzen Gießvorganges beibehalten wird, damit zwischen der Kokille 1 und der Bodenplatte 12 oder zwischen der Gießhaube 2 und der Kokille 1 oder durch den Kanal 7 neben dem Einlaßrohr oder ander Blechfolie 6 keine Luft in die Kokille angesaugt werden kann. Durch den während des Gießens in der Gießform herrschenden Überdruck erübrigen sich besondere Dichtungen an den vorgenannten Stellen, wo an sich die Möglichkeit eines Eindringens von Luftsauerstoff in die Kokille besteht.

Beim Gießen schmilzt das Rohr 8 in dem Maße ab, wie die Gießoberfläche hochsteigt. Es kann auch der Fall eintreten, daß das Rohr bereits früher vom fallenden Gießstrahl zerstört wird und sich die abgetrennten Rohrteile in der Schmelze auflösen. Beim Gießen von Massenstahl ergibt sich durch das Aufschmelzen der Rohres 8 keine Verschlechterung der Güte des Fertigstahles. Erforderlichenfalls läßt sich das Rohr 8 vor dem Gießen aus der Kokille herausziehen, worauf der Kanal 7 sofort durch einen Stopfen oder in anderer Weise abgedichtet werden muß. Die im erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Stahlblöcke zeichnen sich durch eine sehr gute Oberflächenbeschaffenheit aus, weil ihre Oberflächen nicht mit oxydierten Spritzern und Schalen bedeckt sind, wie dies bei nach dem üblichen Gießverfahren erzeugten Blöcken der Fall ist. Die bei der Gießweise nach der Erfindung verwandten Kokillen besitzen gegenüber den beim üblichen Gießverfahren verwandten Kokillen eine wesentlich größere Lebensdauer.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum fallenden Gießen von Metall in Kokillen unter Ausschluß der Einwirkung der Atmosphäre auf die Gießoberfläche und wenigstens einen Teil des Gießstrahles, wobei die Kokille ein inertes Gas enthält, dadurch gekennzeich- net, daß nach Absperrung der Kokille gegen das Eindringen der Atmosphäre die Kokille mit einem Schutzgas, wie Stickstoff, Argon od. dgl., unter vollständiger Verdrängung der in der Kokille befindlichen Atmosphäre mit Überdruck angefüllt und daß anschließend durch das Einfallen des Metalls in die Kokille eine Sperre im Einlaß der Kokille derart aufgehoben wird, daß das aus der Kokille strömende Schutzgas den Gießstrahl umhüllt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf die Kokille aufzusetzende Haube mit einer Eingießöffnung, eine durch den einfallenden Gießstrahl aufzuhebende Sperre, z. B. eine Blechfolie, im Gießeinlaß und eine Einlaßöffnung für das Schutzgas.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingießöffnung eine in ihr radial vorstehende Ringschulter zum Auflegen der Blechfolie aufweist und auf dem Rand der aufgelegten Blechfolie ein deren Lage sicherndes, lose aufgelegtes Gewicht ruht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß vom Schutzgaseinlaß (7) der Haube (2) ein zur Zerstörung bzw. Auflösung durch das einzugießende Metall bestimmtes Gaseinleitungsrohr (8) bis in die Höhe der Bodenplatte (12) für die Kokille (1) führt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem als Rückschlagventil ausgebildeten Überdruckventil

zur Einstellung des in der Kokille zu bewirkenden Überdrucks, dadurch gekennzeichnet, daß am Rückschlagventil (11) ein Druckmesser (10) vorgesehen ist.
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In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 68 483, 581579, 590444, 660 094, 866 231;

deutsche Patentanmeldung A13237VI/31c (bekanntgemacht am 28.5.1953);

österreichische Patentschrift Nr. 184 679.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen