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Vorrichtung zum Giessen metallischer Hohlstränge
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Giessen von metallischen Hohlsträngen, insbesondere von Rohren und Hohlblöcken. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer beiderseits offenen, vertikal oder horizontal gelagerten Aussenform und aus einer im Hohlraum der Aussenform gelagerten Innenform zur Ausbildung der Aussenseite bzw. der Innenseite des Hohlstranges. Die ebenso wie die Aussenform gekühlte Innenform ist ringartig von einem Mundstück umgeben, welches über Zuführkanäle mit dem Giessmetall gespeist wird und dieses in den Hohlraum zwischen den beiden Formen führt.
Am Austrittende der Innen- und der Aussenform sind Einrichtungen zur Erzeugung eines Unterdruckes angeordnet, welcher zwischen den Längsflächen des gegossenen Hohlstranges und den diesen zugekehrten Flächen der Formen eine Gasströmung bewirkt und von dem Gussstück Wärme abführt. Innenform und Aussenform greifen en. lang einer Strecke ineinander, die ausreichend lang bemessen ist, um die Bildung einer erstarrten Innenschicht an jenem Ende der Aussenform zu sichern, an welchem dieser geschmolzenes Metall zugeführt wird. Die mit dem Giessmetall in Berührung kommenden Flächen beider Formen werden mit einem Schmiermittel versorgt, dem unter dem Einflusse des Unterdruckes eine vom Einlass-zum Austrittsende der Formen gerichtete Strömung erteilt wird.
Die Anwendung eines Unterdruckes zur Herbeiführung einer
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beim Stranggiessen an sich bekannt.
Die Zufuhrkanäle für das Giessmetall kön-ien mit einem z. B. mit Hilfe eines Stopfens verschliessbaren Auslasses zum Abführen geschmolzenen Metalls versehen sein, der beim Stillsetzen des Betriebes der Giessvorrichtung geöffnet wird.
Das Giessmetall fliesst aus einem Halteofen od. dgl. unter der Einwirkung der Schwerkraft durch das Mundstück in den eigentlichen Giessraum zwischen den einander zugekehrten Flächen der Aussen- bzw.
Innenform, die koaxial verlaufen und deren Abstand die Wandstärke des Gussstückes bestimmt. Die Innenform ist so lang, dass sich auf ihr eine verfestigte Metallschicht ausbildet, deren Dicke ausreicht, dem hydrostatischen Druck des noch flüssigen Giessmetalls standzuhalten, sobald der gegossene Strang über das Ende der Innenform in die Aussenform eintritt. welche über die Innenform hinausreicht. Die Aussenform, in der dem Gussstück ebenfalls Wärme entzogen wird, stützt den Strang bis zu seinem Austritt.
Das Mundstück erstreckt sich in den Raum zwischen den Formen und liegt mit seiner Wand an der Innenwand der Aussenform und der Aussenwand der Innenform so seit an, dass zwischen den aneinanderliegenden Teilen der Mundstückwand und den Wänden der Formen noch genügend Raum für das Hindurchtreten eines Schmiermittelfilmes sowie des Gasstromes verbleibt, die beide längs der Formoberfläche aufrecht erhalten werden sollen. Das Schmiermittel wird in vorbestimmter Menge der Wand des Mundstückes und anschliessend den Oberflächen der Formen zugeführt. Die Gasströmung bewirkt nicht nur eine Kühlung sondem auch eine Entgasung des Giessmetalls und eine Abfuhr der Schmiermitteldämpfe.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform näher beschrieben, die in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung mit horizontaler Achse, Fig. 2 einen Teil eines vertikalen Längsschnittes durch diese Vorrichtung, Fig. 3 einen abgebrochenen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2. Fig. 4 einen abgebrochenen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 2 und Fig. 5 einen andern Teil desselben Längsschnittes.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist bei der veranschaulichten Strang giess vorrichtung eine Aussenforman- ordnung 10 mittels Tragbôcken13 auf einer Grundplatte 12 aufgesetzt. An einem Ende dieser Aussenformanordnung und zu ihr ausgerichtet ist eine ein Mundstück enthaltende Kemformkonstruktionl4 vorgesehen und mit Tragböcken 15 an derselben Grundplatte befestigt. Das geschmolzene Metall befindet sich in einem Halteofen 16 und fliesst von dort durch eine Leitung 17 zu der Stranggiessvorrichtung. Während des Durchganges durch die Giessvorrichtung verfestigt sich das geschmolzene Metall und tritt als Hohlstrang 18 aus. Zugwalzen 19, die z.
B. von einem Motor 20 über ein Reduziergetriebe 22, Kettenräder 23,24, sowie eine über diese gelegte Kette 25 angetrieben sind und mit einer auf die Giessgeschwindigkeit abgestimmten Drehzahl umlaufen, üben eine das Austreten des Stranges fördernde Vorschubkraft aus.
Die Auskleidung 27 des Ofenraumes 26 besteht aus hitzebeständigem Material und ist von einer wärmeisolierenden Schicht 28 und der Ofenwand 29 umschlossen. Ein Abfluss 30 mit einer Auskleidung 32 führt aus dem Ofen zu der Leitung 17, die eine hitzebeständige Auskleidung 33 aufweist und an einen Verbindungsstutzen 34 an einem Gehäuse 35 anschliesst, das einen Teil des Mundstückes und der Innenformanordnung 14 umgibt. Zur Steuerung des Metallabflusses aus dem Ofeiuaum 26 ist ein Ventil mit einem Stopfen 36 vorgesehen, der mittels eines Handgriffes 37 gehoben oder gesenkt werden kann. Der Abflusskanal 30 bzw. 17 soll ein kleines Gefälle besitzen, um Staugen und ein damit verbundenesAnset- zen von erstarrtem Metall zu unterbinden.
Die Aussenformhonstruktion 10 besteht (Fig. 2) aus einem rohrförmigen Aussenmantel 38, der sowohl als Gehäuse und Träger für eine eigentliche, rohrförmige Aussenform 39, als auch als Begrenzungswand eines Kühlmantels dient, der von einem Kühlmittel, z. B. Wasser, durchflossen wild. Die Aussenform ist an einem Ende, dem Einlassende 40, mit dem Aussenmantel 38 mittels einer Stirnplatte befestigt, die einen Flansch 43 und einen an dessen Innenseite angesetzten Kragen 42 aufweist. Der Kragen ist in eine Ausnehmung 44 der Aussenform eingesetzt, z. B. eingeschraubt, wobei die Innenfläche 45 der Form und diejenige des Kragens im wesentlichen fluchten.
Zwischen der Aussenform 39 und dem Aussenmantel, u. zw. unmittelbar an der Stirnwand ist eine Dichtung 46 vorgesehen, welche einen Kühlwasserraum 47 nach aussen abdichtet. Das Kühlmittel fliesst durch eine Leitung 48 in den die Aussenform umgebenden Kühlwasserraum und tritt aus diesem durch eine Leitung 49 (Fig. 1 und 5) wieder aus.
Die Aussenform besteht aus einem Material von hoher Wärmeleitfähigleit, beispielsweise Kupfer, und ist an ihrer hochglanzpolierten Innenfläche mit einem verschleissfesten Überzug, z. B. aus Chrom, versehen, um eine glatte und dichte Innenwand zu gewinnen.
Am Austrittsende der Aussenformkonstruktion 10 (Fig. 5) ist das Aussenformrohr 39 in die Öffnung 50 einer Abschlussplatte 52 eingesetzt, die auch mit dem Aussenmantel 38 verbunden ist und den mittels einer Dichtung 53 abgedichteten Kühlwasserraum 47 begrenzt.
DieEndplatte 56 eines Gehäuses 54 mit zylindrischer Seitenwand 55 ist an der Abschlussplatte 52 befestigt, wobei eine Dichtung 57 eingefügt ist. UmdasDurchtre- ten desgegossenenHohlstranges zu ermöglichen, ist die Endplatte 56 mit einer Öffnung 58 versehen, die im wesentlichen mit der Öffnung der Abschlussplatte übereinstimmt. An dem ändern Ende der zylindrischen Seiteii- wand ist eineEndkappe59mit einerdasHindurchtreten desHohlstrangesgestattendenÖffnung60aufgesetzt-
Zwischen der Endkappe 59 und der Seitenwand 55 ist der Flansch 63 eines Ringes 62 mit einer ringförmigen Stirnwand eingefügt, an deren Aussenseite ein Ringkanal 65 vorgesehen ist und welche eine zentrale Öffnung 66 aufweist.
An der entgegengesetzten Seite der Stimwand ist eine im wesentlichen kegel- stum ? fförmig nach innen vorspringende Ringwand 64 angesetzt. Von dem Ringkanal ausgehende Düsen oder Bohrungen 67, die gegen die Achse der Aussenform geneigt verlaufen, duEchsstzen die Stirnwand und dienen zur Einführung von Kühlwasser in den von der Ringwand umschlossenenR ! lum, da3 durch ein Rohr68
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spritzte Wasser nach aussen ab, so dass dieses eine wirksame Abdichtung zwischen dem Strang und dem Ringwandende bildet. In den oberen Teil der zylindrischen Seitenwand 55 mündet eine Absaugleitung 69 ein, die mit einer nicht dargestellten Vakuumpumpe in Verbindung steht.
Das Kühlmittel und der entstandene Kühlmitteldampf werden durch die Leitung 69 abgesogen, so dass durch die Öffnungen 60 und 66 am Ende des Gehäuses 54 kein Kühlmittel oder Kühlmitteldampf entweicht. Der Unterdruck im Gehäuse bewirkt auch eine vom Einlass-zum Austrittsende der Aussenform 39 gerichtete, deren Innenfläche und die Strangoberfläche überstreichende Strömung eines gasförmigen Kühlmittels, z ? B. Luft.
Durch die Kernformkonstruktion 14 und das mit ihr verbundene Mundstück 72 erstreckt sich eine, an
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form 39. Diese Innenfermanordnung besteht aus einem äusseren Tragrohr 74, welches in das Mundstück reicht und dort bei 77 mit der eingentlichen Innenform 76 verbunden ist. Das äussere Tragrohr kann ans Stahl bestehen, wogegen die Innenform, ebenso wie die Aussenform 39, aus einem Metall von hoher Wär-
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Sammelraum 125 innerhalb des Gehäuses 35 verbunden sind, welcher die Innenformanordnung 70 umgibt.
Der übrige Teil des Gehäuses und der Verbindungsstutzen 34 sind mit einer Auskleidung 126 am wärmeiso- lierendem Material versehen, die einen zu dem Sammelraum 125 führenden, nach oben verlaufenden Durchlass 127 freilässt, zu dem die Leitung 17 führt.
Zum Ablassen von geschmolzenem Metall aus den Kanälen 124, dem Sammelräum 125 und dem Durchlass 127 bzw. der Leitung 17 ist im Bodenteil des Gehäuses 35 in der Auskleidung 126 eine sich nach aussen erweiternde Öffnung 132 vorgesehen, die mittels eines Stopfens 128 verschliessbar ist. Dieser Stopfen besteht aus einer Kappe 129 und einem mit dieser verbundenen Konus 130 aus hitzebeständigem Material.
Er wird während des Betriebes mittels von Hand aus verdrehbarer Halteelemente 133, die an Vorsprüngen 134 des Gehäuses mit Schrauben 135 od. dgl. befestigt sind, in der Öffnung 132 gehalten.
Die gesamte Inaenformanordnung samt dem Mundstück ist mit Streben 136 versteift, die im unteren Teil der Tragböcke 15 an diesen, z. B. mit Schrauben 137 befestigt sind. Eine weitere Strebe. 139 ist am Oberteil des äusseren Tragbockes 15 und an der Endwand 107 des Gehäuses 35 mit Schrauben 138 od. dgl. festgemacht.
Um die Reibung zwischen dem Strang und den Formen 39 und 76 herabzusetzen, werden die letzteren mit einem Schmiermittel versorgt. Zur Zuführung bemessener Schmiermittelmengen. an die Innenflä- che der Aussenform 39 dient eine Leitung 140, die an einen in der Endplatte 42 vorgesehenen Schmierkanal 142 angeschlossen ist, der seinerseits in eine ringförmige Schmiemut 143 ausmündet, welche die äussere Hülse 117. umgibt. Ein Austreten von Schmiermittel nach aussen ist durch eine Dichtung 144 verhindert, die von einem Haltering 145 gehalten ist.
Aus der Leitung 140 und dem Kanal 142 fliesst das Schmiermittel rund um das Mundstück in die Nut 143, von dort zufolge des herrschenden Unterdruckes längs der Innenfläche der Aussenform in den Raum zwischen Mundstück und Form und gelangt schliesslich zwischen das Metall in die Form.
Zur Schmierung der Aussenfläche der Innenform 76 wird Schmiermittel durch eine Leitung 146 zuge- führt, die mit einem Schmierkanal 148 in der Endplatte 147 verbunden ist, und durch diesen zu einer Ringnut 148'gelangt, welche die Aussenfläche des äusseren Tragrohres 74 umgibt. Eine Dichtung 149, die von einem Ring 150 gehalten wird, sorgt für dichten Abschluss nach aussen. Aus der Leitung 146 fliesst das Schmiermittel in dem Spalt 75 und um die Aussenfläche des äusseren Tragrohres 74 in die Nut 148 und dann zwischen die Innenform und das gegossene Metall, wobei die Schmiermittelströmung durch die Druckverminderung am Auslassende der Innenform veranlasst wird.
Zum Starten der beschriebenen erfindungsgemässen Vorrichtung wird ein Anfahrstück, dessen Querschnittsform derjenigen des zu giessenden Hohlstranges entspricht, und das von den Zugwalzen 19 bis zum Auslassende des Mundstückes 72 reicht, in den Hohlraum zwischen den Formen und zwischen die Walzen 19 eingebracht. Dieses Stück ist an seinem Ende vorzugsweise mit Gewinde versehen, so dass es von dem gegossenen Hohlstrang dann abgeschraubt werden kann. Nachdem das Anfahrstück eingeführt worden ist, wird der Kuhlmittelumlauf für die Innen-und Aussenform und an den Vakuumdichtungen angestellt. Ebenso wird die Schmierung über die Leitungen 140 und ze 3 eingeleitet und werden die Vakuumpampen eingeschaltet, um an den Ausgangsenden der Innen- und der Aussenform einen Unterdruck zu erzeugen.
Hierauf wird das Giessmetall aus dem Halteofen der Vorrichtung zugeführt und nachdem der Strang die Zugwalzen erreicht hat, das Anfahrstück von ihm gelöst.
Während des Giessvorganges bewirkt der verminderte Druck im Gehäuse 54 eine Strömung des Schmiermittels und der Atmosphäre längs der Innenfläche der Aussenform 39 zwischen Metall und Form. Luft, Dämpfe und Gase aus dem Metall und dem Schmiermittel, sowie aus dem für Küill- und Abdich-
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tung 69 abgesaugt.
Als erwünschte Folge der Entgasung des Giessmetalls durch das Vergiessen bei Unterdruck ergibt sich eine Verbesserung der Qualität des Gusses und eine weitgehende Ausschaltung von Lunkern und von Unre- gelmässigkeiten der Strangobeifläche. Ähnliche Wirkungen werden durch die Druckverminderung und Küh- I lung am Austrittsende der Innenform erzielt.
Da die Innen-und die AuSenform mittels eines Kühlmittels gekühlt sind und diese Kühlung durch die Strömung der Luft uad der Gase längs der Formen, sowie durch die direkte Abkühlung der Innen-und Aussenflächen des Hohlstranges in Nähe der Austrittsenden der For- men unterstützt wird, ist es möglich, aach bei verhältnismässig hoher Giessgeschwindigkeit ein Gussstück mit glatten und zunderfreien Oberflächen zu erhalten.
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Boden des Gehäuses unmittelbar anschliessend herausgezogen, so dass das geschmolzene Metall aus den Leitungen 30 und 127 und auch aus den Mundstückauslässen 124 und dem Sammelrohr 125 durch die Öffnung 132 abfliesst.
Die Zugwalzen 19 bleiben angestellt, bis das Ende des Gussstückes aus dem Hohlraum der Form ausgetreten ist, worauf die verschiedenen Kühlmittelzufuhren, die Schmierung und die Vakuumpumpe abgestellt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum Giessen metallischer Hohlstränge, gekennzeichnet durch eine horizontal oder vertikal gelagerte, beiderseits offene, gekühlte Aussenform (39), in deren Hohlraum (45) am Eintrittsende
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ebenfalls gekühltendie ringartig von einem Mundstück (72) umgeben ist, welches über Zufuhrkanäle (124,125, 127) mit dem Giessmetall gespeist wird und dieses in den Raum zwischen Aussenform und Innenform führt, und durch an den Austrittsenden der Innen-and der Aussenform angeordnete Einrichtungen zur Erzeugung von Unter-
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Flächen der Innen-und derAussenform, sowie eine Wanderung eines Schmiermittels entlang dieser Flächen bewirken.