9.6.1 Stenkolssot som tillsatsmedel

Vid gjutning av järn i råsandsformmassor använder man sedan lång tid tillbaka tillsatser av organiskt kol i form av stenkolssot, vanligen benämnt ”sot”. Alternativt används ett sotersättningsmedel som glanskolgivare. Det ger samma verkan på gjutförhållandena som stenkolspulver.

Det finns flera anledningar till att använda sot i råsandsformmassor. Bland annat önskar man i formhåligheten en reducerande atmosfär för smältan så att ytorna inte oxiderar. Denna reducerande atmosfär uppstår när temperaturen efter avgjutning nått 300 - 400ºC och sotet börjar avge sitt bundna vatten tillsammans med de flyktiga beståndsdelarna. Reaktioner mellan vatten, kol och syre ger bland annat upphov till vätgas och kolmonoxid, varvid den önskade reducerande atmosfären erhålls i formhåligheten.

Risken för vidhäftningsdefekter minskas eftersom det inte kan uppstå någon reaktion mellan järnoxid och kvartssand. Är sottillsatsen för låg kan fayalit bildas, en förening med låg smältpunkt, 800 - 900ºC. Denna fungerar som ett lim mellan gjutgodsytan och sandkornen. Den del av sotets flyktiga beståndsdelar, som består av tyngre kolväten, kommer att kondensera ut på formväggen och i formsanden och bilda ”glanskol”. Detta tunna skikt av ”glanskol”, som belagt formväggen och formsanden fungerar som en spärr mellan sandkornen och smältan. Metallen kan inte väta sandkornen med resultatet att det inte blir några fastbränningar eller defekter på gjutgodset.

Den del av sotet, som återstår, när de flyktiga beståndsdelarna avgår, kommer att mjukna och svälla för att sedan fullständigt förkoksas. I och med att sotet mjuknar, kommer det att kunna ta upp en del av formväggens rörelser, när sanden på grund av värmen utvidgar sig. Sotet gör alltså att spänningarna i formen minskas. Den minskade rörelsen i formväggen medför att godset får en bättre dimensionsnoggrannhet och att risken för expansionsdefekter såsom ”skollor” och ”råttsvansar” minskar.

När alla de flyktiga beståndsdelarna avgått återstår koks. Koks har en porös och mycket spröd konsistens och bryts därför lätt sönder. Koksen hjälper till att fylla de hålrum som finns mellan sandkornen i formen. Härigenom förhindras smältan från att tränga in i formväggen och ge inträngningsdefekter. Koksens positiva effekt märks mest vid gjutning av grovt gods.

Av ovanstående framgår att tillsats av sot har en positiv inverkan på främst gjutgodsets ytor. Dock kan sotet ha negativ inverkan dels på formsandens fuktbehov, dels vad det gäller miljöaspekter.

Stenkolssot finns att tillgå med olika svavelhalt. Svavelhalten bör beaktas, speciellt vid tillverkning av kompaktgrafitjärn och segjärn. Som regel nämns att formsandens svavelhalt inte bör överstiga 0,15 procent för gjutgods med en väggtjocklek på 25 mm och under 0,1 procent om väggtjockleken överstiger 50 mm.

Vid lagring av rent sot bör beaktas att sotet kan reagera exotermt i kontakt med fukt samt att sotet i luftblandning kan föranleda brand- och explosionsrisk.

3410