Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken und insbesondere Stahlblöcken in gusseisernen Kokillen Stahl wird in Abhängigkeit von den Ausgangsmateria lien und den geforderten Eigenschaften des Fertigpro dukts nach unterschiedlichen Verfahren hergestellt. Bei den meisten Verfahren wird die fertige Schmelze in guss- eisernen Kokillen zu Stahlblöcken vergossen. Dieser Ar beitsgang weist mindestens zwei erhebliche Nachteile auf. Der Verschleiss der Kokillen ist in Anbetracht der hohen thermischen Beanspruchung sehr gross und die gegossenen Stahlblöcke besitzen eine rauhe Oberfläche die in einem folgenden Arbeitsgang geputzt werden muss.
Es sind schon viele Anstrengungen gemacht worden diese Nachteile mindestens teilweise zu beheben. Dazu ist vorgeschlagen worden zur Verbesserung der Haltbarkeit der Kokillen diese aus Gusseisen mit Kugelgraphit herzu stellen. Die dadurch bewirkten Verbesserungen sind je doch nicht allgemein bestätigt worden, was möglicher weise durch unterschiedliches Kokillenmaterial, verschie dene Kokillenformen und die unterschiedliche Behandlung der Kokillen in den Stahlwerken zu erklären ist. Dagegen weist Gusseisen mit Kugelgraphit eine schlechtere Wärme leitfähigkeit als Gusseisen mit Lamellengraphit auf, was allgemein als Nachteil angesehen wird.
Zur Verbesserung der Oberflächengüte der gegossenen Stahlblöcke ist versucht worden, die Kokillen von unten her zu vergiessen und die Innenwände der Kokillen mit einer Schlichte auszukleiden. Es sind auch Vorschläge bekannt nach denen dem Stahlguss eine flüssige Schlacke beigegeben wird, die sich in der Kokille zwischen der Kokillenwand und dem Stahl sammelt und die Ausbildung einer glatten Oberfläche des Stahlblocks ermöglicht.
Und schliesslich ist auch versucht worden auf den Boden der Kokille dem flüssigen Stahl pulverige Schlacken und exo- therme Zusätze beizugeben, die beim Vergiessen der Ko kille ebenfalls zwischen Stahl und Kokillenwand eine flüssige Schlacke bilden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die beiden geschilderten Nachteile gleichzeitig zu beheben und ein Verfahren zur Herstellung von Metallblöcken und insbe sondere Stahlblöcken in gusseisernen Kokillen anzugeben, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass die Kokillen vor dem Eingiessen des Stahls mit einer die Wärmeleitung zwischen der Stahlschmelze und der Kokillenwand ver mindernden und an der Grenzschicht zur Stahlschmelze bei erhöhter Temperatur eine flüssige Schlacke bildenden Auskleidung versehen wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Ver fahrens enthält die Auskleidung mindestens zwei unter schiedliche Schichten, von denen die eine an der Kokillen wand anliegende zur Verminderung der Wärmeleitung und die andere mit dem flüssigen Stahl in Berührung kommende zur Bildung der flüssigen Schlacke vorgesehen ist und bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform besteht die Auskleidung aus einer einzigen Schicht.
Auf diese Weise ist es möglich Stahlblöcke mit einer glatten Oberfläche zu giessen und zugleich die Kokille vor Überhitzung zu schützen und damit deren Haltbarkeit ganz wesentlich zu erhöhen. Diese beiden Vorteile geben dem neuen Verfahren eine ausserordentliche wirtschaft liche Bedeutung durch die Senkung des Kokillenverbrau- ches je t Stahl, durch den Wegfall des bisher notwendigen Verputzens der gegossenen Stahlblöcke und durch die Erhöhung des Ausbringens an gutem Stahl.
Die Auskleidung enthält vorzugsweise ein wärme-. dämmendes Oxyd oder Oxydgemisch, das beim Vergies- sen der Kokille mit der Stahlschmelze an der Kokillen wand fest bleibt und einen Schlackebildner der bei einer tieferen Temperatur als sie der flüssige Stahl aufweist schmilzt und eine Viskosität von 5 bis 200 Poise bei 1500 C aufweist und ein Bindemittel,
das das Oxyd und den Schlackebildner mindestens vorübergehend an der Kokillenwand bindet und einen flüssigen Träger in dem das Oxyd oder Oxydgemisch und der Schlackebildner und das Bindemittel aufgeschlämmt sind.
Als Oxydträger mit wärmedämmenden Eigenschaften können beispielsweise Kieselgur, Reisasche, Staub der Ferrosilizium-Produktion im Elektroofen, Isolierschamot- te, Oxydgemische in pulveriger Form (Korn unter 0,3 mm) oder fein gemahlenes Quarzmehl verwendet werden.
Be vorzugte Schlackebildner sind Alkalioxyde, Wasserglas (Alkalisilikat) und Alkali- oder Erdalkalifluoride wie beispielsweise Kryolith oder Flussspat oder ihre Gemische mit Oxyden oder Oxydgemischen;
ihre Zusammensetzung liegt bei Flussspat als Flussmittel im Bereiche von 10 bis 30%Q Ca0 10 bis 45% SiO" 10 bis 25% A1203, bis 15% Fe0 -I- MnO, bis 5% Mg0, 0 bis 40% CaF2, 0 bis 10% K_0, wobei das Verhältnis
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beträgt.
Als Bindemittel kommen sowohl organische als auch anorganische Binder in Betracht, beispielsweise Phenol harze, Furanharze, Furfurylalkohol oder Bentonit, Ton, Wasserglas usw., die in wasserlöslicher Form oder als wässrige Aufschlämmung oder in Lösungsmitteln ver wendet werden können.
Wenn es vorteilhaft ist, kann die Auskleidung neben den genannten Komponenten noch reduzierende Bestand teile enthalten beispielsweise Graphitpulver, Holzkohle mehl, Koksmehl, Teerpech, Ölrückstände usw., welche nicht nur auf die Oberfläche des Stahlblocks reduzierend wirken, sondern in Übereinstimmung mit der Erfindung auch zum Glätten dieser Oberfläche beitragen.
Zur Durchführung des neuen Verfahrens wird eine Aufschlämmung mit den oben angegebenen Komponenten mit einem Pinsel auf die vorzugsweise warme Innenwand der Kokille aufgetragen oder mit einer Spritzpistole oder mit einer Zerstäubungsdüse aufgesprüht. Wenn die Tem peratur der Kokille richtig gewählt ist, verdampft der flüssige Anteil der Aufschlämmung sehr rasch und es bleibt ein Überzug aus den festen Stoffen an der Kokillen wand haften. Auf diese Art wird die Kokille mit einer wärmedämmenden und darüber mit einer schlackenbil denden Schicht oder nur mit einer Schicht, die beide Auf gaben übernimmt, versehen.
Sobald dieser Überzug ange trocknet ist, ist die Kokille für den Guss bereit, wobei es für die Oberflächenglätte des Gussblocks und die Lebens dauer der Kokille dann ohne Einfluss ist, ob der Guss von oben oder von unten erfolgt. Unter dem Einfluss der Hitze des flüssigen Stahls schmilzt ein Teil der Ausklei dung und bildet eine zwischen Stahl und Kokille einge lagerte flüssige Schlacke. Der verbleibende Teil der Aus kleidung erlaubt wegen seiner schlechten Wärmeleitfähig keit nur ein langsames Erhitzen der Kokille und eine ver- hältnismässig tiefe Maximaltemperatur. Nach dem Er starren des Gussblocks wird dieser in bekannter Weise gezogen.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung hat sich als besonders vorteil haft erwiesen, wenn die einzelnen Komponenten der Aus kleidung so gewählt waren, dass die Auskleidung nach dem Ziehen des Gussblocks aus der Kokille abrieselt und eine saubere Kokillenwand hinterlässt, die vor dem nächsten Guss frisch ausgekleidet werden kann.
Zu diesem Zwecke wird ein organischer Binder gewählt, der sich beim Vergiessen der Kokille mit flüssigem Stahl zersetzt, wodurch die Bindung verlorengeht; als solche Binder kommen beispielsweise Phenolharze, Furanharze, Fur- furylalkohol in Betracht.
Als besonders geeignetes Material für die Kokillen wurde Gusseisen mit Lamellen- oder Kugelgraphit und mit ferritischer oder ferritisch-perlitischer Grundmasse gefunden.
Die Erfindung soll nun noch an einem quantitativen Beispiel näher erläutert werden: Es wurde eine Kokille mit einem Innenraum von 230 cm Länge und einem quadratischen Querschnitt von 65 cm Seitenlänge und einer Wandstärke von 11 cm ver- wendet. Auf die Innenwand der praktisch 200 C warmen Kokille wurde zuerst eine wässrige Aufschlämmung die in der Trockensubstanz 43% Kieselgur, 43% Quarzglas staub mit einer Korngrösse von 0,1 mm, 10% Koksstaub, 3% Western-Bentonit und 1% Wasserglas enthielt, aufge spritzt, und eine Dicke der festen Ablagerung von etwa 1 mm erzielt.
Darüber wurde eine zweite wässrige Auf- schlämmung, die in der Trockensubstanz 56% pulver förmige Oxydmischung (bestehend aus 35% Ca0, 25% SiO2, 35% AI203, je 2,5% Fe0 -I- MnO und MgO), 40% Flussspatstaub, 3% Western-Bentonit und 1% Wasserglas enthielt, gespritzt, bis die Dicke der Gesamtschicht etwa 1,5 mm betrug.
Das Wasser der Aufschlämmung ver dampfte bei der Temperatur der Kokille sofort, so dass die ausgekleidete Kokille ohne eine besondere Trocken zeit giessbar war.
Ein nach dem Ziehen des Stahlblocks abrieselnder Überzug wird erhalten, wenn der anorganische Binder der angegebenen Mischung (Bentonit und Wasserglas) durch organische Binder, wie Furfurylalkohol, ersetzt wird.
Wie durch wiederholte Anwendung der beschriebenen Auskleidung in Kokillen der oben angegebenen Form gezeigt werden konnte, kann deren Verwendungsdauer gegenüber gleichartigen unbehandelten Kokillen um min destens 30% gesteigert werden und die Oberfläche aller mit ausgekleideten Kokillen gegossenen Stahlblöcke wa ren so glatt, dass auf das nachträgliche Verputzen verzich tet werden konnte.