DE4320297C2 - Gießrinne - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gießrinne zum Gießen von geschmolzenem Metall in eine Form nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Herstellung beispielsweise eines Gußeisen-Rohres im Schleuder­ guß ist es übliche Praxis, eine Gießrinne in das Innere einer rotierende Form einzuführen und geschmolzenes Metall durch das vordere Ende der Gießrinne in die Form einzubringen. Gießrinnen dieser Art haben ein kompaktes, vollwandiges Hauptteil und einen Einlauf zur Zuführung des geschmolzenen Metalls aus einer Gieß­ pfanne in das Hauptteil. Das Hauptteil ist an seinem vorderen Ende mit einem Ausguß zum Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form versehen.

Nach dem Gießen unter Benutzung einer derartigen Gießrinne wird eine Beschichtungsbehandlung, die auch zur Abkühlung dient, vorgenommen, wobei ein Schlichtematerial, bestehend aus einer wässrigen Lösung von Ruß und einem Bindemittel als Überzug auf das Hauptteil aufgebracht wird, indem es von dem Einlaß über die gesamte Länge des Hauptteils gegossen wird. Falls erforderlich, kann die Innenfläche des Hauptteils mit einem derartigen Form- Anstrichsmittel gebürstet werden.

Unglücklicherweise kann das Hauptteil trotz einer derartigen Beschichtung eine seitliche Biegung erfahren, die von örtlichen Wärmedehnungsdifferenzen während des Gießens auftreten, mit dem Ergebnis, daß ein positionsgerechtes Gießen von geschmolzenem Metall in die Form nicht sichergestellt ist. Wenn das Hauptteil eine derartige Biegung erleidet, wurde daher ein Form-Anstrich­ mittel manuell mittels einer Bürste auf die Innen­ fläche des Hauptteils aufgebracht, um die Biegung zu korrigieren. Ein derartiger Bürstenauftrag zum Korrigieren der Biegung des Hauptteils erfordert jedoch große Erfahrung und beträchtliche Arbeit.

Aus der DE 33 40 616 A1 ist eine Gießrinne der gattungsgemäßen Art bekannt, bei der es trotz Wasserkühlung zu der erwähnten Biegung kommen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Gießrinne der gattungsge­ mäßen Art so auszugestalten, dass eine automatische Korrektur der Biegung der Rinne auf­ grund von Wärmedehnungsunterschieden erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Gießrinne gelöst, die in den Unteransprüchen 2 bis 6 vorteilhaft weitergebildet ist.

Mit der in der erfindungsgemäßen Weise ausgestalteten Gießrinne wird jede Biegung des Hauptteils aufgrund einer ungleichen Erwärmung auf gegenüberliegenden Seiten des Haupt­ teils erkannt und durch entsprechende Steuerung über die Kühlwasserzuführung entgegen­ gewirkt, d. h. die dadurch ungleich werdende Kühlwirkung auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptteils sorgt für eine Korrektur der Biegung.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Gießrinne entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel.

Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 ist eine Stirnansicht des vorderen Endes der Gießrinne von Fig. 1.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Gießvorganges unter Verwendung der Gießrinne von Fig. 1.

Fig. 5 ist ein Querschnitt ähnlich Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels.

Fig. 6 ist ein Querschnitt einer Gießrinne entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel, und

Fig. 7 ist ein Querschnitt einer Gießrinne entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 bis 4 zeigen ein ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In Fig. 4 ist schematisch eine Vorrichtung zum Schleudergießen von Gußeisen-Rohren dargestellt. Mit 6 ist eine rotierende horizontale Form bezeichnet, in welche sich eine horizontale Gießrinne 7 erstreckt. Die Gießrinne 7 besteht aus einem Hauptteil 1, einem Einlauf 2 zum Zuführen von geschmolzenem Metall 5 aus einer Gieß­ pfanne 8 zu dem Hauptteil 1, und einem Ausguß 3 am vorderen Ende des Hauptteils 1 zum Gießen von geschmolzenem Metall in die Form 6. An der Außenseite des Bodens des Hauptteils 1 ist eine Aus­ sparung 4 vorgesehen, die ein nicht gezeigtes Rohr zur Einführung eines Additivs in die Form 6 unmittelbar vor dem Einführen des geschmolzenen Metalls aus dem Ausguß 3 aufnimmt.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, hat das Hauptteil 1 einen U- förmigen Querschnitt. Das Hauptteil 1 ist an gegenüberliegenden äußeren Seiten mit im Querschnitt bogenförmigen Abdeckungen 9a, 9b umgeben, die mit den Seiten des Hauptteils 1 Kühlwasserräume 10a, 10b begrenzen, welche sich entlang der Länge des Hauptteils 1 erstrecken. Die Enden der Kühlwasserräume 10a und 10b am vorderen Ende des Hauptteils 1 sind geschlossen. Am anderen, rückwärtigen Ende des Hauptteils 1 erstrecken sich die Kühlwasserräume 10a, 10b in den unteren Teil des Einlaufs 2, wo sie mit einer Kühlwasser- Abflußöffnung 11 in Verbindung stehen.

Vom rückwärtigen Ende des Hauptteils 1 her sind Kühlwasser- Zuflußrohre 12a, 12b aus Kupfer von außen in die Kühlwasserräume eingesetzt. Die Zuflußrohre 12a, 12b erstrecken sich durch die Kühlwasserräume 10a, 10b entlang dem Hauptteil 1 und sind am vorderen Ende des Hauptteils 1 offen. Außerhalb der Gießrinne sind die Zuflußrohre 12, 12b mit den Durchsatz regulierenden Ventilen 13a, 13b versehen. Die Ventile 13a, 13b sind von Bypass-Leitungen 14a, 14b umgangen, in denen Solenoid-betätigte Absperrventile 15a, 15b angeordnet sind. Die Absperrventile 15a, 15b werden von einem Steuergerät 16 auf- und zu gesteuert.

Oberhalb der einander gegenüberliegenden vorderen Enden des Hauptteils 1 sind photoelektrische Sensoren 17a, 17b vorgesehen, die eine Biegung des Hauptteils 1 erkennen und entsprechende Erkennungssignale dem Steuergerät 16 zuführen.

Bei einer der artigen Anordnung werden die Ventile 13a und 13b während des Gießvorganges so gesteuert, daß Kühlwasser 18 in angemessener Menge den Zuflußrohren 12a, 12b zugeführt wird, während die Absperrventile 15a und 15b offengehalten sind. Das Kühlwasser 18 fließt durch die Zuflußrohre 12a, 12b zum vorderen Ende des Hauptteils 1 und strömt dort aus den Enden der Rohre in die Kühlwasserräume 10a, 10b, in denen es zum rückwärtigen Ende des Hauptteils 1 zurückfließt und dieses kühlt, bis es durch die Auslaßöffnung 11 abfließt.

Auf diese Weise wird das Hauptteil 1 über seine ganze Länge von dem Kühlwasser 18 gekühlt, womit eine zufriedenstellende Kühlwir­ kung erreicht wird. Auch während des Gießens des geschmolzenen Metalls werden das Haupteil 1 und der Einlauf 2 ausreichend gekühlt.

Dadurch, daß die Zuflußrohre 12, 12b am vorderen Ende des Haupt­ teils 1 offen sind, wird dem vorderen Endabschnitt der Gießrinne, der aufgrund seines relativ langen Kontaktes mit geschmolzenem Metall auf hohe Temperaturen erhitzt wird, relativ kaltes Kühlwasser zugeführt, so daß dieser Endabschnitt wirksam gekühlt wird.

Die Innenfläche des Haupteils 1 sowie die innere Oberfläche des Einlaufs 2 sind mit einem Form-Anstrichmittel 19 auf Graphitbasis versehen. Jede Ungleichheit des Überzugs 19 bewirkt, daß die Kühlwirkung zwischen gegenüberliegenden Seiten des Hauptteils 1 ungleich wird, was ein Biegen des Hauptteils 1 zur Folge hat, so daß eine Positionsabweichung beim Gießvorgang eintreten kann. Wenn jedoch der vordere Endabschnitt des Haupt­ teils 1 aufgrund einer solchen Biegung des Hauptteils seitlich versetzt wird, wird die Biegung durch den photoelektrischen Sensor 17a oder 17b erkannt, und es wird aufgrund eines entsprechenden Signals von dem Sensor durch das Steuergerät 16 das Absperrventil 15a oder 15b geschlossen. Dann wird Kühlwasser 18 nur durch das Ventil 13a oder 13b zugeführt und entsprechend wird die Kühlwassermenge, die dem Kühlwasserraum 10a oder 10b an der versetzten Seite des Hauptteils 1 zugeführt wird, verringert, um den Kühlefekt auf dieser Seite zu verringern. Als Folge hiervon wird die Wärmedehnung auf der versetzten Seite des Hauptteils 1 größer, womit die Biegung des Hauptteils 1 automatisch korrigiert wird. Demzufolge ist es nun möglich, geschmolzenes Metall ständig an der richtigen Stelle in die Form zu gießen.

Im folgenden wird ein Beispiel gegeben, das die Wirkung der vorstehend beschriebenen Anordnung darlegt. Eine Gießrinne, wie vorstehend beschrieben, wurde verwendet zur Herstellung von Gußeisen-Rohren mit einem Durchmesser von 200 mm. Insgesamt wurden 653 Gußeisen-Rohre dieser Art in 15 Stunden hergestellt. Während des Gießens der ersten 150 Rohre wurde keine Biegung des Haupt­ teils 1 festgestellt. Die Absperrventile 15a, 15b wurden offen­ gehalten und die Kühlwasserzuführung zu den Zuflußrohren 12a, 12b wurde jeweils auf 1 m³/h gehalten. Während des Gießens des 151. Rohres bog sich das Hauptteil 1 seitlich um 10 mm. Dies wurde von dem photoelektrischen Sensor 17a erkannt, worauf das Absperrventil 15a geschlossen und die dem Kühlwasserraum 10a zugeführte Kühl­ wassermenge dadurch auf 0,5 m³/h oder eine durch die Einstellung des Ventils 13a bestimmte Menge verringert wurde. Damit wurde die Biegung des Hauptteils 1 korrigiert und dieses in seinen ursprüngliche Zustand zurückgeführt. Daraufhin wurde das Absperrventil 15a wieder geöffnet und die ursprüngliche Kühlmittelmenge zugeführt.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Hauptteil 1 besteht aus relativ dünnem Metallblech und hat über seine ganze Länge die gleiche Wandstärke. Das Hauptteil 1 hat einen nach oben zu offenen, U-förmigen Querschnitt und ist an seinem Boden mit einer sich nach unten erstreckenden Rippe 22 versehen. Die Außenseite des Hauptteils 1 ist von einer im Quer­ schnitt bogenförmigen Abdeckung 23 umgeben, die entlang ihren Kanten 23a mit den Kanten 1a des Hauptteils 1 durch Schweißnähte 24 verbunden ist. Dabei werden auf beiden Seiten des Hauptteils 1 Kühlwasserräume 10 gebildet, die miteinander durch einen Spalt 26 zwischen dem unteren Ende der Rippe 22 und der Abdeckung 23 in Verbindung stehen.

Die Rippe 22 wirkt als Kühlrippe am Boden des Hauptteils 1 und sie dient außerdem dazu, Kühlwasserräume 10 auf beiden Seiten zu definieren. Der Spalt 26 zwischen dem unteren Ende der Rippe 22 und der Abdeckung 3 wird von Kühlwasser durchströmt. Dadurch wird der Boden des Hauptteils 1 von dem Kühlwasser 18 wirksam gekühlt. Dieser Kühleffekt verhindert zusammen mit der Verstärkungswirkung der Rippe 22 ein Verspannen des Hauptteils 1. Dies trägt dazu bei, daß Probleme vermieden werden, die entstehen, daß beim Schleuder­ guß geschmolzenes Metall auf die Außenfläche der Muffe eines zu gießenden Gußeisen-Rohres tropft und einen als Kaltschweiße bekannten Effekt bewirkt.

In dem vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel ist keine Aussparung zur Aufnahme eines Rohres für die Zuführung eines Additifs im Boden der Gießrinne vorgesehen. Ein drittes Ausfüh­ rungsbeispiel, bei dem eine solche Aussparung vorgesehen ist, wird nun mit Bezug auf Fig. 6 beschrieben.

In Fig. 6 ist ein Hauptteil 1 dargestellt, das wie beim zweiten Ausführungsbeispiel einen nach oben zu offenen, U-förmigen Quer­ schnitt hat. Das Hauptteil 1 ist von einer Abdeckung 23 umgeben, die zusammen mit dem Hauptteil 1 Kühlwasserräume 10 begrenzt. Die Abdeckung 23 besteht aus zwei Teilen 23a und 23b, die zwischen sich in dem Bereich, der dem Boden des Hauptteils 1 gegenüberliegt, einen Zwischenraum bilden, in dem ein sich entlang dem Hauptteil 1 erstreckendes Bauteil 32 angeordnet ist, das einen bogenförmigen, nach unten zu offenen Querschnitt hat und so eine Aussparung 4 zur Aufnahme eines Rohres für die Zuführung eines Additivs bildet. Zwischen dem Hauptteil 1 und dem Bauteil 32 ist ein Spalt 33 vorgesehen, durch den die Kühlwasserräume 10 auf gegenüberliegenden Seiten des Hauptteils 1 miteinander in Verbindung stehen.

Auch bei diesem dritten Ausführungsbeispiel wird der Boden des Hauptteils 1 durch das Kühlwasser in dem Spalt 33 wirksam gekühlt, wodurch ein Aufwärtskrümmen des Hauptteils 1 verhindert oder verringert ist.

Die Wirkung des zweiten und des dritten Ausführungsbeispiels wird im folgenden erläutert. Wenn Gußeisen-Rohre mit einem Druchmesser von 200 mm unter Verwendung einer Gießrinne konventioneller kom­ pakter, vollwandiger Art hergestellt wurden, wurde eine Krümmung nach oben von etwa 50 bis 65 mm an der Spitze des Ausgusses 3 am Ende des Gießvorganges festgestellt. Im Gegensatz dazu betrug die Krümmung bei dem zweiten Ausführungsbeispiel nur etwa 5 bis 10 mm und bei dem dritten Ausführungsbeispiel nur etwa 5 mm.

Fig. 7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie bei ersten Ausführungsbeispiel hat das Hauptteil 1 einen nach oben zu offenen U-förmigen Querschnitt und es ist auf beiden Seiten mit Abdeckungen 9a, 9b mit bogenförmigem Querschnitt versehen.

Zwischen den Seiten des Hauptteils 1 und den Abdeckungen 9a, 9b befinden sich Kühlwasserräume 10a, 10b, die sich entlang der Länge des Hauptteils 1 erstrecken. Innerhalb jedes Kühlwasserraumes 10a, 10b ist ein plattenförmiges Element 20a, 20b vorgesehen, das sich vom Mittelabschnitt des Hauptteils 1 in Richtung auf die Innenfläche der Abdeckung 9a, bzw. 9b und entlang der Länge des Hauptteils 1 erstreckt.

Die Kühlwasserräume 10a, 10b werden durch die plattenförmigen Elemente 20a, 20b in vier Kammern aufgeteilt, nämlich einer oberen Kammer 43 und einer unteren Kammer 44 auf der einen Seite und eine obere Kammer 45 und eine untere Kammer 46 auf der anderen Seite. Zwischen den Elementen 20a, 20b und der Innenfläche der Abdeckungen 9a, 9b ist jeweils ein Spalt 47a, 47b belassen. Kühlwasser-Zuflußrohre 12 sind in den Kammern 43, 44, 45, 46 angeordnet. Außerhalb der Gieß­ rinne ist jedes Zuflußrohr 12 mit einer Durchflußmengen-Kontroll­ einrichtung gemäß Fig. 1 versehen.

Wenn während des Gießvorganges Kühlwasser jedem Zuflußrohr 12 zugeführt wird, strömt das Kühlwasser aus dem vorderen Ende des Zuflußrohres 12 in die Kammer 43 bzw. 44, 45, 46 und durch die Kammer hindurch zurück zum rückwärtigen Ende des Hauptteils 1, wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben.

Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, daß das Hauptteil 1 der Gießrinne während des Gießvorganges eine nach oben gerichtete Krümmung erfährt. Es ist auch möglich, daß der Pegel des geschmolzenen Metalls in dem Hauptteil 1 entsprechend dem Durchmesser des zu gießenden Rohres variiert, mit der Folge, daß eine gewissen thermische Verformung eintritt, die ein vertikales Krümmen des Hauptteils 1 zur Folge hat. Um diesem möglichen Problem zu begegnen, werden die den einzelnen Zuflußrohren zugeführten Kühlwassermengen so gesteuert, daß die Kühlwasserzuführung zu denjenigen oberen Kammer 43 oder 45 und derjenigen untere Kammer 44 oder 46, die auf der Seite des Hauptteils 1 liegt, zu der hin sich das Hauptteil 1 vermutlich krümmt, verringert wird, wodurch auf dieser Seite eine geringere Kühlung durchgeführt wird. Dies hat zur Folge, daß die Wärme­ dehnung auf dieser Seite des Hauptteils 1 größer wird, so daß jede Krümmung wirksam korrigiert werden kann.

Auch eine vertikale Krümmung des Haupteils kann mit dieser Ausführung kompensiert werden. Als Beispiel wird die Herstellung von Gußeisen-Rohren mit einem Durchmesser von 300 mm angegeben, bei der eine Krümmung des Hauptteils 1 nach oben auftreten kann, da der Pegel des in dem Hauptteil 1 fließenden gescholzenen Metalls verhältnismäßig hoch ist. Um diese Krümmung zu vermeiden, wurde die den oberen Kammern 43, 45 zugeführte Kühlwassermenge auf 600 l/h begrenzt, während die den unteren Kammern 44, 46 zuge­ führte Kühlwassermenge auf einem Wert von 1100 l/h gehalten wurde. Bei der Herstellung von Gußeisen-Rohren mit einem Innendurchmesser von 600 mm, bei der die Gefahr besteht, daß eine Krümmung nach unten erfolgt, wurde die den oberen Kammern zugeführte Kühlwasser­ menge auf 1300 l/h gehalten, während die den unteren Kammern 44, 46 zugeführte Kühlwassermenge auf 950 l/h begrenzt wurde. Mit den vorstehend erwähnten Kühlungsbedingungen konnte die Krümmung des Hauptteils 1 auf etwa 15 mm am vorderen Ende der Gießrinne am Ende des Gießvorganges begrenzt werden. Die gleiche Krümmung wurde sowohl bei Gußeisen-Rohren mit 300 mm Durchmesser als auch solchen mit 600 mm Durchmesser festgestellt.

In der gleichen Weise wie bei ersten Ausführungsbeipsiel kann ein photoelektrischer oder ein anderer entsprechender Sensor, der in der Lage ist, eine Krümmung zu erkennen, verwendet werden, um die Kühlwassermenge auf der Grundlage eines Ausgangssignals des Sensors einzustellen, wodurch jede Aufwärts- oder Abwärtskrümmung des Hauptteils wirksam korrigiert werden kann.

Durch relative Einstellung der den Kammern 43, 44 auf der einen Seite und den Kammern 45, 46 auf der anderen Seite zugeführte Kühlwassermenge ist es möglich, eine seitliche Krümmung des Hauptteils 1 zu korrigieren, in der gleichen Weise wie beim ersten Ausführungsbeispiel.

Claims (6)

1. Gießrinne zum Gießen von geschmolzenem Metall in eine Form, mit einem sich hori­ zontal erstreckenden Hauptteil (1) mit U-förmigem, nach oben zu offenem Querschnitt zum Führen des geschmolzenen Metalls, mit Kühlwasserräumen an beiden Seiten des Hauptteils, die zwischen dem Hauptteil und einer die Außenseite des Hauptteils (1) umgebenden Abdeckung ausgebildet sind, mit Zuleitungen zum Zuführen von Kühlwasser zu den Kühlwasserräumen und mit Ventilen zum Einstellen der den Zuleitungen zugeführten Kühlwassermenge, gekennzeichnet durch Einrichtungen (17a, 17b) zum Erkennen einer Biegung des Hauptteils (1) und durch eine Ein­ richtung (16) zum Steuern der Ventile (13a, 15a; 13b, 15b) aufgrund eines Signals von den Biegungs-Erkennungseinrichtungen (17a, 17b).

2. Gießrinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Kühlwasser- Zuleitungen von einem Rohr (12a, 12b) gebildet ist, das sich vom rückwärtigen Ende des Hauptteils (1) durch einen Kühlwasserraum (10a bzw. 10b) hindurch bis zum vorderen Ende des Hauptteils (1) erstreckt und am vorderen Ende offen ist.

3. Gießrinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile zum Einstel­ len der Kühlwassermenge ein den Durchsatz regulierendes Ventil (13a, 13b) und ein Absperrventil (15a, 15b) umfassen, die parallel zueinander in einem Abschnitt jeder Kühlwasser-Zuleitung (12a, 12b) außerhalb der Gießrinne angeordnet sind, und dass das Absperrventil (15a, 15b) von der Steuereinrichtung (16) gesteuert ist.

4. Gießrinne nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom Boden des Hauptteils (1) eine Rippe (22) nach unten erstreckt, die mit der Abdeckung (23) einen Spalt (26) begrenzt.

5. Gießrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ab­ deckung (23) aus zwei Teilen besteht, die zwischen sich in dem Bereich, der dem Boden des Hauptteils (1) gegenüberliegt, einen Zwischenraum bilden, in dem ein sich entlang dem Hauptteil (1) erstreckendes Bauteil (32) angeordnet ist, das eine Aus­ sparung (4) zur Aufnahme eines Rohres für die Zuführung eines Additivs aufweist und mit dem Hauptteil einen Spalt (33) begrenzt.

6. Gießrinne nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch plattenförmige Elemente (20a, 20b) zum Aufteilen der Kühlwasserräume (10a, 10b) jeweils in eine obere und eine untere Kammer (43, 45; 44, 46) und durch Zuleitungen (12) zur Zu­ führung von Kühlwasser zu den Kammern (43, 45; 44, 46), wobei die obere Kammer (43, 45) mit der zugeordneten unteren Kammer (44, 46) durch einen Spalt (47a, 47b) zwischen dem Seitenrand des plattenförmigen Elements (20a, 20b) und der Innenflä­ che der Abdeckung (9a, 9b) verbunden ist.