Beim Gießen fließt flüssige Schlacke zusammen mit dem flüssigen Metall in den Formhohlraum, was zu Gussfehlern, sogenannten Schlackenlöchern, führt. In der Gießereiproduktion werden zahlreiche Gussteile aufgrund von Schlackenlöchern verschrottet, die sich insbesondere bei hochpräzisen hydraulischen Bauteilen für Werkzeugmaschinen zu einer Hauptursache für Ausschuss entwickelt haben. Schlackenlöcher entstehen durch verschiedene Faktoren wie Schmelzbedingungen, Gießvorgänge, Formprozesse und die Gestaltung des Angusssystems.

1. Maßnahmen zur Schlackenentfernung im Schmelzprozess

Beim Schmelzen von Gusseisen entsteht eine große Menge Schlacke. Die vollständige Trennung von flüssigem Eisen und Schlacke vor dem Eintritt des flüssigen Eisens in die Gießpfanne ist unerlässlich. Gelangt Schlacke in die Gießpfanne, erhöht sich die Gefahr des Eindringens in den Hohlraum, und Schlackenablagerungen in der Gießpfanne senken die Temperatur des flüssigen Eisens. Daher ist das rechtzeitige Absteppen der Schlacke während des Schmelzprozesses von entscheidender Bedeutung.

In Kupolöfen bildet sich aus Koks, Sandkörnern und abgelösten feuerfesten Auskleidungsmaterialien zähflüssige, schwer zu entleerende Schlacke. Daher muss beim Schmelzen Kalkstein als Zuschlagstoff zugegeben werden. Der Kalkstein zersetzt sich bei hohen Temperaturen zu Calciumoxid und reagiert mit der Ofenschlacke zu niedrigschmelzender Schlacke. Diese fließt zusammen mit dem flüssigen Eisen in den Vorherd und schichtet sich nach Dichte: Das flüssige Eisen sammelt sich unten, die Schlacke schwimmt oben. Um eine Trennung von Eisen und Schlacke zu erreichen, muss der Schlackenauslass des Vorherds regelmäßig geöffnet werden, um die Schlacke abzusaugen. Eine unzureichende Zuschlagstoffmenge führt zu zähflüssiger Schlacke, die nicht reibungslos abfließen kann.

Die Temperatur des flüssigen Eisens muss ausreichend erhöht werden. Niedrige Temperaturen machen die Schlacke zähflüssig und erschweren das Abführen; außerdem erhöht sich der Widerstand für die aufsteigenden, feinen Schlackenpartikel, was eine effektive Entfernung behindert.

2. Schlackenentfernung vor und während des Gießens

Beim Umfüllen des flüssigen Eisens vom Vorherd gelangt zwangsläufig eine gewisse Menge Schlacke in die Gießpfanne. Um Schlackenlöcher zu vermeiden, muss die Schlacke vor dem Gießen vollständig abgeschöpft werden.

Das Schlackenbindemittel wird gleichmäßig auf die Oberfläche des flüssigen Eisens in der Gießpfanne gesprüht, um die schwimmende Schlacke zu binden und sie so leichter mit Eisenstangen entfernen zu können. Gängige Schlackenbindemittel sind Perlit und Vulkanasche, wobei Perlit die beste Wirkung erzielt. Reishülsenasche hält das flüssige Eisen warm, bindet die Schlacke jedoch nur schlecht; trockener Sand hat nahezu keine bindefähige Wirkung.

Weisen Sie speziell geschultes Personal zu, schwimmende Schlacke während des Gießvorgangs mit Schlackenstopfen abzudichten. Vermeiden Sie Gießunterbrechungen, da diese zu einer unvollständigen Füllung des Gießkanals, einer Beschädigung der Schlackenrückhaltefunktion des Angusssystems und zum Eindringen von Schlacke aus dem Gießbecher in den Hohlraum und damit zu Fehlern führen können.

3. Schlackenvermeidung beim Formgebungsprozess

Sichtbare Schlacke kann manuell zurückgehalten werden, während unsichtbare Feinschlacke durch gut konzipierte Absperrsysteme aufgefangen werden muss.

• Das Design des Ausgießbechers wurde optimiert, um Flüssigkeitswirbel zu vermeiden und schwimmende Schlacken im Becher zurückzuhalten.

• Standardisieren Sie die Querschnittsform von Angusskanälen und Verteilerrohren. Die Hauptfunktion der Verteilerrohre ist die Schlackenrückhaltung. Verteilerrohre weisen hohe oder abgerundete Trapezprofile auf, wodurch die Schlacke nach oben aufsteigen und sich im oberen Bereich sammeln kann, während sauberes, flüssiges Eisen von unten in den Formhohlraum fließt. Flache, trapezförmige Angusskanäle verringern den Ansaugbereich und verstärken die Schlackenrückhaltung.

• Zwischen der ersten Reihe der Angüsse und dem Gießkanal muss ein ausreichender Abstand eingehalten werden, damit die feine Schlacke genügend Zeit hat, nach oben zu steigen.

4. Spezielle Gießsysteme zur verbesserten Schlackenentfernung

Konventionelle Angussanlagen weisen eine begrenzte Schlackenabscheidungskapazität auf. Für Gussteile mit strengen Qualitätsanforderungen werden spezielle Anlagen eingesetzt.

• Langsamfließende Angusskanäle werden häufig für die Massenproduktion von mittelgroßen und kleinen wichtigen Gussteilen eingesetzt; Drosselkanäle kommen bei Produkten zum Einsatz, die einen hohen Schlackenausschluss erfordern.

• Zentrifugale Schlackenabscheider werden zwischen Angusskanälen und Einläufen für große und mittelgroße Schlüsselgussteile installiert. Das flüssige Eisen fließt tangential in den Abscheider und bildet eine Wirbelströmung. Durch Zentrifugalkraft und Auftrieb sammelt sich die Schlacke oben in der Mitte und wird so optimal entfernt.

• Durch die Integration von Zentrifugal-Schlackeabscheidern mit Steigleitungen für hochwertige dickwandige Kleingussteile werden sowohl die Materialzufuhr als auch die Schlackenabfuhr erreicht, wodurch die Prozessausbeute verbessert wird.

Setzen Sie beim Schmelzen rechtzeitiges Abstechen der Schlacke um, entfernen Sie die Schlacke gründlich vor dem Gießen, verhindern Sie effektiv das Eindringen von Schlacke während des Gießvorgangs und gestalten Sie das Gieß- und Steigsystem rationell. Kontrollieren Sie jeden Prozessschritt streng, um zu verhindern, dass flüssige Schlacke in die Kokillenhohlräume gelangt und um Schlackenlochfehler grundsätzlich zu vermeiden.