DE1027371B - Vorrichtung zum Giessen von Metallen oder Legierungen, die Gase oder Daempfe abgeben - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft das Gießen von insbesondere eisenhaltigen, Gase oder Dämpfe abgabenden Metallen in einer Kokille oder einer ähnlichen Form.

Es ist bekannt, daß während des Kokillengusses sich in dem flüssigen Metallbad zahlreiche physikal'isch-chemische Vorgänge abspielen, wie Kristallisierungen, Seigerungen, Einwirkung der Verunreinigungen usw., die größtenteils durch die Abkühlung und Erstarrung des Metalls hervorgerufen werden. Diese Vorgänge sind auf die Beschaffenheit des gegossenen Metalls, die Form und Dimensionen der Kokille, die Gießart, die in Betracht kommenden Temperaturen und viele andere Faktoren zurückzuführen. Doch ist in allen Fällen die Gas- oder Dampfabgabe ein gemeinsamer Vorgang. Sie kann auf die Berührung des Gießstrahles oder Bades mit der atmosphärischen Luft zurückzuführen sein, wodurch insbesondere Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff in das Bad eingeführt werden. Diese Gase entweichen durch die Abkühlung des Bades und seine Erstarrung wenigstens teilweise wieder in die Atmosphäre, wobei sie mehr oder weniger mit anderen Elementen verbunden sind, je nachdem, ob sie in dem flüssigen Metall an den Reaktionen teilgenommen haben oder nicht.

Diese unmittelbaren Gas- und/oder Dampfentweichungen aus dem flüssigen Metall können in beträchtlicher Menge entstehen. Sie sind oft schädlich und/oder kostspielig, wie insbesondere beim unberuhigten Stahl, der große Mengen giftigen Kohlanoxyds entwickelt. Ähnliche Verhältnisse bestehen beim Gießen der Schwefel-, der Blei-, der Blei-Schwefel- und der Phosphorstähle. Es ist bekannt, daß Schwefel, Blei und Phosphor in den Stahl eingebracht werden, um beim Bearbeiten günstige Spanbedingungen zu schaffen (z. B. mürbe Späne). Vornehmlich bei der Bildung von Bleidämpfen, die in der Atmosphäre oxydieren, bestehen große Vergiftungsgefahren für das Gießpersonal, abgesehein von dem nicht unbedeutenden Bleiverlust. Überdies ist der Zusatz von Blei ein recht schwieriger Arbeitsvorgang, da dieses Metall bei den in Betracht kommenden Temperaturen leicht schmelzbar und flüchtig ist und sich schlecht in dem Gießbade verteilt. Dadurch entstehen stark geseigerte Blöcke in Verbindung mit großen Bleiverlusten neben der giftigen Wirkung.

Die bisher benutzten Hilfsmittel sind kompliziert oder teilweise wirkungslos. Beispielsweise im Falle des Bleies werden die Bleidämpfe durch komplizierte Apparate vom Arbeitsplatz weggesaugt und beseitigt. Man hat versucht, mit einer auf die Kokille aufzulegenden Glocke zu arbeiten, wobei man mit dem Überschuß der Dämpfe rechnet, um den auf der Glocke liegenden Deckel zu heben, was aber trotzdem die Ab-Vorrichtung zum Gießen von Metallen

oder Legierungen,
die Gase oder Dämpfe abgeben

Anmelder:

Dipl.-Ing. Henri Jean Daussan,
Metz, Moselle (Frankreich)

Vertreter: Dr. F. Walter, Patentanwalt,
Augsburg, Ulrichsplatz 12

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 20. Januar 1966

Dipl.-Ing. Henri Jean Daussan, Metz, Moselle

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

leitung der gefährlichen Gase in die Atmosphäre in der Nähe der Arbeiter nicht verhindert. Außerdem ist die Wirkung dieser Vorrichtung nicht sicher genug, da sie in zu weiter Entfernung von der Oberfläche des Bades stattfindet, das vorzeitig erstarren kann, wodurch die \?Orrichtung sogar wirkungslos werden kann. . [

Die Erfindung bezweckt ein verbessertes Verfahren des Gießens von Metallen oder Legierungen in einer Kokille oder Form, die schädliche und/oder kostspielige Gase und/oder Dämpfe abgeben. Dieses Verfahren, vermeidet die vorgenannten Unannehmlichkeiten, Hierbei werden während des Gießens diese Emanationen selbst im Inneren der Kokille oder Form unimittelbar über der aufsteigenden Badoberfläche aufgefangen,

Für das Auffangen der Emanationen wird erfindungsgemäß ein auf dem Bade aufliegender Schwimmer benutzt. Dieser Schwimmer kann entweder vor dem Gießen auf den Boden der Kokille oder auf das Bad gleich nach Beginn des Gießens gelegt oder in einer bestimmten Höhe in der Kokille aufgehängt werden, damit er durch das Bad in dem Augenblick angehoben wird, in dem es ihn erreicht.

Dieser Schwimmer, der die Gase oder Dämpfe, wie Kohlenoxyd, Bleidämpfe, Schwefligsäureanhydrid usw., auffängt, hat den Vorteil, die vorzeitige Erstarrung des Blockkopfes zu vermeiden, und er vermindert

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auf diese Weise die Gefahr der eingeschlossenen Gase, da er eine verlängerte Entweichung der Gase und Dämpfe ermöglicht. Er vermeidet außerdem in großem Ausmaße die Wirkung der atmosphärischen Gase auf das Metallbad.

Erfindungsgemäß kann dieser Schwimmer auch dazu benutzt werden,' gewisse Zusatzstoffe, wie insbesondere Kohlenstoff, Blei, Schwefel und Phosphor, in das Metallbad einzuarbeiten, also Stoffe, die dazu be-

Dieser von den Kanälen 2 durchbohrte Schwimmer 1 ist von einer Art dichter Glocke 3, die einen Raum 4 bildet, überdeckt. Diese Glocke besteht aus einem genügend leichten Stoff, damit sie zusammen mit dem 5 Schwimmer 1 auf dem flüssigen Metallbad d oder durch Oberflächenspannung schwimmt. Die Glocke 3 besteht aus einem Stoff, der physikalisch und chemisch den flüchtigen Erzeugnissen, die aus dem Bad stammen, und den in Betracht kommenden Temperaturen, stimmt sind, dem Block die erforderlichen Qualitäten io welche wesentlich niedriger als die des Metallbades zu geben. Zu diesem Zwecke werden diese Stoffe in sind, widersteht. Die Glocke 3 kann z. B. aus hitzebeständiger Pappe bestehen.

Die Glocke 3 wird von einem Behälter 5 überragt, der mit der Glocke ein Stück bildet oder von ihr getrennt sein kann. Dieser Behälter 5 kann eine Flüssigkeit 6 (z. B. Wasser) enthalten, die durch Verdunsten Abkühlung bewirkt.

Die Glocke 3 umschließt weiterhin ein Gefäß 7, das mit seiner Bodenwand 8, die durch die Badhitze zerStoff besteht, der ferner ganz oder teilweise mit 20 störbar ist, auf dem Schwimmer 1 aufliegt. Dieses Kanälen verseilen ist, die ihn in Richtung seiner Dicke Gefäß, das mit Ausnahme der Bodenwand 8 aus

hitzebeständiger Pappe bestehen kann, enthält eine Charge 9, die in das Bad öl einzuführen ist, wie Blei, Schwefel, Kohlenstoff oder ihre Komponenten, die die Emanationen sammeln. Dieser Schwimmer kann 25 Gase oder schädliche und/oder kostspielige Dämpfe zusätzlich eine Charge aus den bereits genannten. Zu- während oder nach dem Gießen erzeugen. Diese

Charge 9 kann in Puder-, Körner-, Preß- oder Teigform Verwendung finden. Die im flüssigen Metall zu verteilenden Stoffe können mit anderen Stoffen, die die Einarbeitung in das Bad erleichtern, indem sie die vorzeitige Bildung einer Kruste auf der Oberfläche vermeiden, gemischt werden. Die Vorrichtung A¹ ist zweckmäßigerweise mit einem Henkel 10 versehen.

Nimmt man an, daß die Vorrichtung A¹ vor dom Gießen auf dem Boden α der Kokille liegt, sobald das flüssige Metall durch den Kanal b in der Pfeilrichtung Z¹ in die Kokille einfließt, hebt es die gesamte Vorrichtung A¹ an und verbreitet sich auf dem Boden der Kokille. Die Bodenwand. 8 des Behälters 7 wird dann sehr schnell zerstört, wenigstens teilweise, und zwar durch die heißen Gase, die sich durch das Bad entwickeln oder durch seine Strahlungswärme. Dadurch verbreiten sich die in dem Behälter 7 enthaltenen Stoffe in dem flüssigen Metall d entsprechend den

schnitte aufweisen (vieleckig, rund, oval oder Kombi- 45 Pfeilen /² (vgl. Fig. 2), und die zum Einarbeiten vornationen hieraus). Hierbei ist angenommen, daß der gesehenen Elemente vereinigen sich mit dem Bad, wobei gegebenenfalls ein Teil e auf dem Bad schwimmt, und zwar in der durch den Gießstrahl oder im voraus gebildeten Vertiefung 15 und unterhalb der Kanäle 2 50 des Schwimmers 1.

Die aus dem Bade ausstrahlenden und von dem Anfangsbade stammenden Gase (ζ. B. das Gas CO, das im Falle eines unberuhigten ■ Stahles nach den Pfeilen /³ von dem schon erstarrten Teil g entweicht) steht aus einem genügend feuerfesten Stoff, um-wenig- 55 und/oder die im Bade verbreiteten Stoffe 9 dringen stens in seinem Oberteil der zerstörenden Wirkung entsprechend den Pfeilen/⁴ in den in der Glocke 3 des Gießstrahles und · flüssigen -Metallbades d (vgl. vorgesehenen Raum 4. In diesem Raum kühlen sich Fig. 2) zu widerstehen, jedenfalls wenigstens bis zu die Gase bei Berührung mit der verhältnismäßig dem Anstieg des Metallbades auf die Höhe, in der die kalten Wand dieser Glocke ab. Eventuell verflüssigen Vorrichtung A¹ wirksam sein soll. Diese Höhe kann 60 sie sich von einer bestimmten Temperatur ab und/oder der ganzen Höhe des Blockes entsprechen oder nur bei einem bestimmten Druck, und zwar im Gleicheinem Teil dieser Höhe. Die Vorrichtung kann aus gewicht mit den von dem Bade ausstrahlenden Gasen, solchem feuerfesten Material bestehen, wie es gewöhn- wobei auch eine Verbindung eintreten kann.-Die- Ablich-in der Metallurgie Verwendung findet, und zwar kühlung-und die Verbindung der Gase ergeben eine auf der Basis von Kieselerde, Tonerde, Magnesia usw., 65 bedeutende Verminderung-des übrigbleibenden, gas- oder auch aus gepreßten, hitzebeständigen Stoffen, wie förmigen Volumens. Das Volumen kann nach der VerAsbest oder Magnesia, aus z. B. mit Natriumsilikat im- minderung bis unter V500 des Anfangsvolumens dieser prägnierten, hitzebeständigen Zellstoffen aus Papier- Gase heruntergehen. - ■ - ■ .

masse, verschiedenen Abfällen, Sägemehl, Holzspänen, Die kondensierten Gase fallen im flüssigen Zustand

pflanzlichen Fasern usw. . . . · .-- 70 den Pfeilen/⁵ entsprechend in das Bad d. Diese ver-

den Schwimmer eingebracht; sie werden in diesem Falle, also nicht auf die Gießpfanne oder Gießtrichter verteilt. Dadurch werden Verluste vermieden und die entstehenden schädlichen Dämpfe aufgefangen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung stellt einen Schwimmer dar, dessen Außenumfang genau der inneren Form der Kokille oder Form entspricht und der aus einem dem flüssigen Metallbad widerstehenden

durchsetzen, und der schließlich eine Glocke trägt, die für die Emanationen einen abgeschlossenen Raum bildet, in den die Kanäle'einmünden und in dem sich

satzstoffen erhalten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung und deren Vorteile sind in der Zeichnung dargestellt und in der Beschreibung behandelt. '.-

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und teilweise schematisch dargestellt; es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf den Kokillenboden gelegt ist, und zwar bei Gespannguß,

Fig. 2 einen Schnitt desselben Schwimmers, der mit dem flüssigen Metallbad in das Oberteil der Kokille gestiegen ist,

Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 in einer Aus führungsvari ante und

Fig. 4 einen Schnitt einer anderen Ausführungsvariante, und zwar bei fallendem Kokillenguß. , Beim Beispiel der Fig, 1 und 2 kann die für Gespannguß vorgesehene Kokille L¹ verschiedene Quer-

)g, Querschnitt dieser Kokille auf ihre ganze Höhe gleichbleibend ist. Die Kokille.ruht auf einem Boden», in dem ein Kanal b mit dinier Eingußöffnung c für den Zufluß des Metalls vorgesehen ist. . Die Vorrichtung A¹ entsprechend der Erfindung besteht aus einem Schwimmer 1, der von zahlreichen senkrechten Kanälen 2, die verschiedene Querschnitte haben können, durchsetzt ist. Dieser Schwimmer 1 be

flüssigbaren Erzeugnisse kreisen in- einem begrenzten Bereich des Bades d innerhalb- der Glocke 4, und zwar sehr häufig, und dieser Kreislauf dauert bis zum Ende des Gießens und sogar darüber hinaus an. Am Ende 'sind sie ganz oder fast ganz vom Bad aufgenommen. Um eine weitgehendste Aufnahme zu sichern, wählt man die Anfangsdosis entsprechend.

Der Henkel 10 ermöglicht es, die Vorrichtung A¹ bequem einzulegen und herauszuziehen, .insbesondere wenn ein Gießunfall es erforderlich macht.

Die erftndungsgemäße Maßnahme ermöglicht es, insbesondere Blei und/oder Schwefel und/oder Phosphor in dem Metallbade zu verteilen. Hierbei kann man vornehmlich eine Mischung von Blei und Schwefel einarbeiten, indem man eine Mischung dieser Stoffe in Form von Bleigranalien und Schwefelblüte oder Körnern in die Hülle 7 einbringt.

Die Mischung schmilzt - unter der Wirkung der Hitze des Bades d, fällt in das Bad entsprechend den Pfeilen f², wird teilweise vom Stahl aufgenommen. Der Anteil, der bei Berührung mit dem Metall verdampft, kehrt wieder in die Glocke 3 oder in das Gefäß 7 zurück, verdampft erneut, fällt wieder zurück usw., bis zum Ende des Gießens. - - ■

Die Verluste an Blei und Schwefel durch Dämpfe, ag die sich in die Atmosphäre verbreiten könnten, sind äußerst gering, vorausgesetzt, daß der untere Schwimmer 1 genau den Horizontalquerschnitt der Kokille ausfüllt und sogar vorzugsweise leicht und elastisch an der Innenfläche der Kokille reibt.

Um eine Absorption wenigstens eines Teiles der Gase, die vom Bade d herrühren, zu ermöglichen, kann der in der Glocke 3 vorgesehene Raum eine poröse Füllung 11 (vgl. Füg. 3) enthalten. Diese Füllung kann aus Fasern, Sägemehl und/oder Holzspänen, verschiedenen Zelluloseabfällen, die durch Natriumsilikat hitzebeständig gemacht sind, oder aus Asbest, Schlacken, Aktivkohle oder aus allen anderen Stoffen, die eine physikalische und/oder chemische Absorptionsfähigkeit haben, gebildet sein. Diese Stoffe sind getrocknet oder je nach den Erfordernissen der nötigen Absorptionsfähigkeit behandelt. Um das Gas CO, das sich insbesondere aus dem Bad d im Falle unberuhigter Stähle entwickelt, zu absorbieren, kann die Füllung 11 Kohlenstoff in Form von Holzkohle, Graphit oder Koks und/oder Ätznatron enthalten, der das CO fixiert in Form von Na (CO₂H) nach der Reaktion C O + Na O H = Na (C O₂ H) oder in C O₃Na₂ nach den Reaktionen

2 NaOH+ CO₂ =

Man kann den Behälter 7 vermeiden, wenn die Glocke 3 oder ihr Inhalt 11 ausreicht, die Gase zu absorbieren, zu verflüssigen! oder niederzuschlagen, und zwar in einer Verbindung von reduziertem Volumen und wenn keine Einlage in das Bad einzuführen ist. Eventuell können diese Stoffe in den Zentralkanälen des Schwimmers 1 untergebracht werden, unter Umständen sogar direkt im Raum 4.

Die Vorrichtungen nach den Fig. 1, 2 oder 3 sind in zahlreichen Fällen bei Gespannguß anwendbar, insbesondere dann, wenn flüchtige, giftige oder im Bad notwendige Stoffe momentan, belim Gießen durch Entweichen in die Atmosphäre verlorengehen wurden.

Wenn sich die Kokille nach oben erweitert, wird die Elastizität des Schwimmers so gewählt, daß er in einem gewissen Ausmaß eine Dichtung gegenüber der Kokillenwand bewirkt. Bei großen Divergenzen ist es zweckmäßig, einen ausdehnbaren Schwimmer zu benutzen, der z, B. aus mehreren Abschnitten bestehen kann, die mit einer elastischen Vorrichtung verbunden sind, um diese Teile auseinanderzuspreizen.

Im Falle einer nach oben sich verengenden. Kokille ist die Situation ähnlich, und der Schwimmer besitzt in diesem Falle eine Kontraktionsfähigkeit, so daß er sich ebenfalls in allen Höhenlagen dem Horizontalquerschnitt der Kokille anpaßt.

Bei fallendem Guß ist die Vorrichtung nach der Erfindung unter denselben Bedingungen verwendbar, wobei aber darauf zu achten ist, daß der Gießstrahl durch die Vorrichtung hindurchtreten kann, ohne sie zu zerstören. Entweder sieht man im voraus einen Durchtritt vor, oder der Strahl schafft sich selbst einen Durchgang, was in der Praxis sehr einfach zu realisieren ist, insbesondere dann, wenn es sich um Kokillen oder Formen handelt, die große Querschnitte besitzen. ~ .

Bei fallendem Guß in eine-Kokille L² mit Vollboden kann es vorteilhaft sein, wie in Fig. 4 vorgesehen, die Düse 12 der Gießpfanne 13 mit der Vorrichtung A² durch eine Hülle 14 zu verbinden, die teleskopartig sein kann oder aus einem Stoff besteht, der bei Berührung mit dem Bade zerstört wird. Diese Hülle 14 umschließt den Gießstrahl;'. Diese Maßnahme ermöglicht es, die Wirkung der atmosphärischen Gase auf den Gießstrahl oder sogar im Bad d, wo sie gerade durch den Gießstrahl eingeführt werden, und auch die Entweichung der giftigen Dämpfe in die Atmosphäre zu vermeiden. In diesem Falle können, die Zusatzprodukte 9 a in dem unteren Teil der Hülle 14 eingebracht werden, so daß sie durch den Strahl ; mitgespült werden,

Wenngleich bei Gespannguß die Anwendung einer Hülle 14 nicht unbedingt erforderlich ist, so kann sie auch hierbei vorgesehen werden, beispielsweise zur Verbindung mit der Gießgrube.

Es ist verständlich, daß sich die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten beschränkt: diese sind nur Beispiele.

Claims (12)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Gießen von Metallen oder deren Legierungen, die schädliche oder/und, kostspielige Gase oder Dämpfe abgeben, gekennzeichnet durch einen in die Kokille (L¹) einzulegenden Schwimmer (1), dessen Umfang der lichten Weite der Kokille (L¹) oder Form entspricht, aus einem dem flüssigen Metallbad (d) widerstehenden Stoff besteht und ganz oder teilweise mit Kanälen (2) \^ersehen ist, die ihn in Richtung seiner Dicke durchsetzen, und der ferner eine für die Sammlung der Emanationen einen abgeschlossenen Raum bildende Glocke (3) trägt, in die die Kanäle (2) einmünden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (1) auf dem Metallbad (d) schwimmt und aus einem Material besteht, das wenigstens in seinem oberen Teil der Badhitze widersteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (3) oder/und der Schwimmer (1) eine die Emanationen absorbierende, zweckmäßigerweise poröse Füllung besitzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (1) eine Charge (9) aus Zusatzstoffen, wie Blei, Schwefel und Phosphor oder deren Komponenten, besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Charge (9) in einem auf dem Schwimmer ruhenden oder mit diesem verbundenen Behälter (7) untergebracht ist, der aus einem durch die Badhitze zerstörbaren Material besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Glocke (3) im oberen Bereich eine Vertiefung oder ein sonstiges Fach für die Aufnahme von Kühlwasser (6) besitzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei nach oben sich erweiternder Kokille der Schwimmer (1) ausdehnbar ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer (1) aus mehreren Abschnitten besteht, die mit einer elaistischen, diese Teile auseinanderspreizenden Vorrichtung verbunden, sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer nach oben sich verengenden Kokille (L¹) der Schwimmer (1) eine Kontraktionsfähigkeit besitzt, so daß er sich in allen Höhenlagen dem Querschnitt der Kokille (L¹) anpaßt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei fallendem Guß mit einer öffnung für den die Vorrichtung nicht zerstörenden Durchtritt des Gießstrahles (/) versehen ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei fallendem Guß mit einer Gießöffnung (12) der Gießpfanne (13) durch eine den Gießstrahl (/') umschließenden. Hülle (14) verbunden ist, die teleskopartig sein kann oder aus einem Stoff besteht, der bei Berührung mit dem Bade zerstört wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzprodukte (9 a) in dem unteren Teil der Hülle (14) eingeordnet sind, so daß sie durch den Gießstrahl (/) mitgespült werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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