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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung gleichmässiger, nach Massgabe des Giessvorganges erkaltender Ingots als Einzelblöeke oder in Form fortlaufender Stränge.
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die Oberfläche des Metalles zur Bildung eines Abschlusses der oben offenen Form zu verfestigen, während eine Kühlwirkung im Sinne der vorliegenden Erfindung dadurch nicht erreicht werden kann.
Für das vorliegende Verfahren ist es im Prinzip gleichgültig, welches Kühlmittel im einzelnen Falle zur Anwendung gelangt. Mit Rücksicht auf die meist sehr bedeutenden Wärmemengen, welche in der Zeiteinheit abzuführen sind, kommen jedoch im allgemeinen andere als flüssige Kühlmittel kaum in Betracht. Demgemäss wird im nachstehenden nur die Kühlung mittels flüssiger Kühlstoffe ins Auge gefasst, einerlei bis zu welchem Grade der Erhitzung man sie im einzelnen Falle gelangen lassen will.
Fig. 1 der Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel mit direkter Kühlung dar. Dabei ragen in die auf der Bodenplatte 1 dicht aufsitzende Kokille 2 die beiden, oben seitlich gekrümmten und unten offenen Rohre a und b, von welchen das eine (a) im Sinne der Pfeile als Zuleitungsrohr für die Kühlflüssigkeit dient, während diese durch das andere Rohr (b) abgesaugt wird. Die Rohre a und b können gegebenenfalls auch durch je eine oder mehrere in der oberen Kokillenwand angeordnete Ausflussöffnungen
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und wird zweckmässigerweise mit einem entsprechend hitzebeständigen und wärmeisolierenden Futter ausgekleidet, wodurch übermässiger Verschleiss und vorzeitige Abkühlung hintangehalten werden.
Um mit dieser Vorrichtung erfindungsgemäss die jeweilig oberste Schichte des zufliessenden Schmelzgutes durch die auf ihr schwimmende Kühlflüssigkeitssehichte von beliebiger Höhe kontinuierlich abzukühlen, ist es erforderlich, dass entweder das Rohrsystem a, b, c mit fortschreitendem Guss allmählich gehoben wird oder-was aus konstruktiven Gründen vorzuziehen sein wird-die erstarrenden Blockmassen gesenkt werden. Selbstredend muss auch die Geschwindigkeit des Gusses mit der jeweils erzielbaren Kühlwirkung in Einklang gebracht werden.
Die Anwendbarkeit der geschilderten direkten Kühlmethode hängt davon ab, ob bei den jeweils gegebenen physikalischen und chemischen Eigenschaften des Schmelzgutes eine den Anforderungen entsprechende Kühlflüssigkeit existiert. Als solche kommen entsprechend dünnflüssige Körper bzw. genügend beständige Verbindungen in Betracht, welche, spezifisch leichter als das Schmelzgut, mit diesem weder mischbar sein noch in chemische Reaktionen treten dürfen und deren Schmelz-und Siedepunkte sich innerhalb der zulässigen Grenzen bewegen. Wasser wird daher als Kühlmittel für diesen Zweck im allgemeinen nicht in Frage kommen können, hingegen verschiedene höhersiedende Öle. geschmolzene Fette, leichtflüssige Oxyde bzw. Salze, Metalle und Legierungen usw.
Da die oberhalb des fertiggegossenen Blockes zurückbleibenden Reste des Kühlmittels auch nach dem Erkalten des Blockes kaum ohne Verlust
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Kühlmittels ausschlaggebend sein.
Wo die erwähnten Voraussetzungen nicht erfüllbar erscheinen, wird daher die indirekte Kühl- methode vorzuziehen sein. In Fig. 2 und 3 der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele geeigneter Apparaturen für diese indirekte Kühlmethode dargestellt. Auch hier sind in der Hauptsache drei in die Kokille 2 tragende Rohre a, bund c vorgesehen, welche die gleiche Aufgabe wie in Fig. 1 zu erfüllen haben.
Der Unterschied besteht hier im wesentlichen lediglich darin, dass die unteren Enden der Rohre a und b nicht offen, sind, sondern miteinander in geschlossener Verbindung stehen, ohne indes den Zufluss des Sehmelzgutes durch den Einguss c zu behindern. Form und Grösse der Verbindungsstücke, deren unteren Wänden d in Berührung mit dem jeweiligen Spiegel des Sehmelzgutes die eigentliche Kühlaufgabe zufällt, werden fallweise dem Querschnitt der Kokille entsprechend angepasst. Zur Erhöhung der Kühlwirkung können die eigentlichen Kühlflächen cl noch bis zu einem gewissen Grade vergrössert, beispielsweise also gewölbt oder kegelförmig ausgeführt, gegebenenfalls auch mit allerlei Furchungen oder Wellungen ausgestattet werden.
Die aus Fig. 2 ersichtliche, getrennte Anordnung der Rohre a, b, c setzt im allgemeinen genügende Kokillenweiten, wie solche etwa bei rechteckigen Querschnitten (Brammenkokillen) in der Regel vorhanden sein werden, voraus. Für andere Querschnitte (rund, quadratisch, vieleckig) wird dagegen die in Fig. 3 dargestellte, konzentrische Anordnung der Rohre a, b, c zweckmässiger erscheinen, bei welcher der vorhandene Raum in weitestgehendem Masse ausgenutzt werden kann.
Diese konzentrische Anordnung der Rohre bietet ausserdem den Vorteil gleichmässigster Kühlwirkung nach dem Gegenstromprinzip, da die Kühlflüssigkeit bei niedriger Anfangstemperatur durch das äussere Rohr a an den Kokillenwänden entlang nach unten fliesst, sich dort an den Kühlwänden cl erwärmt und sodann durch das mittlere Rohr b aufsteigt, um durch dessen oberen Krümmer, der den Krümmer des Rohres a durchbricht, abzufliessen.
Aufsteigend bestreicht die Kühlflüssigkeit im erwärmten Zustande allseits das innerste Rohr c. durch welches das Schmelzgut in entgegengesetzter Richtung nach unten fliesst und hiebei entsprechend vor-
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dafür Sorge zu tragen, dass die Abkühlung des Schmelzgutes im Rohre c nicht zu weit getrieben wird.
Um die in der Regel recht bedeutenden Wärmemengen mit der gebotenen Schnelligkeit ableiten zu können, wird naturgemäss auch der Wahl eines geeigneten Werkstoffes für die eigentlichen Kühlwände besondere Sorgfalt zu widmen sein, wobei entsprechende mechanische Eigenschaften und vorzügliche Wärmeleitfähigkeit bei möglichster chemischer Indifferenz gegenüber dem jeweiligen Schmelzgut sowie mangelndes Haftvermögen an diesem zu berücksichtigen sein werden.
Wie bereits oben erwähnt, ist es
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für das richtige Funktionieren der beschriebenen Vorrichtungen von Wichtigkeit, dass der jeweilige Spiegel des Schmelzgutes während des ganzen Giessvorganges stets mit der unteren Fläche der Kühlapparatur in Berührung erhalten wird. Im Hinblick auf die Leitungsanschlüsse der Kühlapparatur erscheint es zweckmässiger, diese ortsfest anzuordnen und die erforderliche. Aufrechthaltung eines bestimmten
Spiegelniveaus der Gussmasse durch allmähliches Senken der erstarrten Partien sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird verhältnismässig einfach in der Weise gelöst, dass die Kokille auf eine vertikal verschiebbare Unterlage gesetzt und samt dieser durch entsprechende Gegengewichte im Gleichgewicht gehalten wird, so dass sie sich unter der Einwirkung des allmählich wachsenden Gewichtes der zufliessenden Schmelzmasse nach Massgabe des Giessvorganges senkt.
Eine zweckmässige Anordnung solcher Art ist beispielsweise in Fig. 4 schematiseh dargestellt. Die Kühlapparatur a, b samt Einguss c ist ortsfest angeordnet, während die auf der Bodenplatte 1 sitzende Kokille 2 auf einem Wagen 3 ruht, der auf die zwischen den vertikalen Führungen 4 gleitende Bühne 5 geschoben wird, wenn sich diese an ihrem unteren Haltepunkt befindet. Schwebebühne, Wagen und Kokille sind durch Gegengewichte 6 ausbalanciert, welche durch die über Rollen bzw. Scheiben 7 geführten Seil- oder Kettenzüge 8 mit der Schwebebühne 5 gekuppelt werden. Die Gegengewichte 6 sind als entsprechend dimensionierte Tauchkörper ausgebildet, welche in die bis zu einer gewissen Höhe mit Wasser oder einer andern geeigneten Flüssigkeit gefüllten Behälter 9 einsinken.
Wird nun eine in der Zeichnung nicht dargestellte Bremsvorrichtung entsprechend gelöst, so wird die Schwebebühne 5 durch das Gegengewicht der Tauchkörper 6 gehoben, bis die letzteren durch Eintauchen in die gleichzeitig steigende Flüssigkeit der Behälter 9 infolge des Auftriebes soviel an Gewicht verlieren, dass sie nur mehr der Schwebebühne samt Wagen und leerer Kokille die Waage halten, womit der obere, durch geeignete Anschläge fixierte Haltepunkt der Schwebebühne erreicht ist.
Anzahl, Gewicht, Form und Grösse der Tauchkörper 6 und Behälter 9 sind jeweils dem spezifischen Gewichte des Schmelzgutes und der Tauchflüssigkeit sowie der Form und dem Querschnitt der verwendeten Kokille derart anzupassen, dass das beim Guss allmählich zunehmende Gewicht der Blockmasse durch die beim Sinken der Schwebebühne 5 zur Gegenwirkung gelangenden Gewichte der aufsteigenden Tauchkörper 6 im Gleichgewicht gehalten wird. Ist auf diese Weise eine Kokille gefüllt und der untere Haltepunkt der Schwebebühne wieder erreicht, wird die Bremse angezogen, die gefüllte Kokille ausgefahren und die nächste Kokille auf die Schwebebühne gerollt, worauf sich der geschilderte Vorgang wiederholt.
Die vorliegende Erfindung bietet auch die Möglichkeit, das Schmelzgut anstatt in einzelne Kokillen als kontinuierlichen Strang zu vergiessen, indem das Material in dem Masse, wie es in der Kokille erstarrt,
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begonnen werden, während gleichzeitig die Zirkulation der Kühlflüssigkeit eingeleitet und die Walzen tF. ; in langsame Umdrehung versetzt werden. Die Walzen erfassen nun zunächst den eingesetzten Verschluss-
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Bei fortlaufendem Betrieb erübrigt sich das Einsetzen eines besonderen Versehlussblockes. da an dessen Stelle einfach ein entsprechender Blockrest der vorausgegangenen Schmelze bis zum Einguss der nächsten Charge in der Kokille gelassen werden kann.
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des eigentlichen Giessvorganges gegangen wird.
Demgemäss können die im vorstehenden beschriebenen Einrichtungen auch zur blossen Vorkühlung des Schmelzgutes herangezogen werden, wogegen die restliehen Wärmemengen. insbesondere die bei der Erstarrung freiwerdende Schmelzwärme, auf dem bisher üblichen Wege durch die nötigenfalls wassergekühlten Seitenwände der Kokille abgeleitet werden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiele kann sich in diesem Falle die Notwendigkeit ergeben, mit der Höhe der Kokille über das bisher gebräuchliche Mass erheblich hinauszugehen, um der Blockmasse genügend Zeit zu lassen, vor ihrem Eintritt in die Walzen hinlänglich zu erstarren.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung gleichmässiger, nch Massgabe des Giessvorganges erkaltender Ingots als Einzelblöeke oder in Form fortlaufender Stränge, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmelzgut während des Zufliessens Schicht für Schicht oder stetig in dem Masse, wie es gegossen wird. durch ein Kühlmittel von oben her unmittelbar oder mittelbar gekühlt wird, wobei die Kühlung auf den jeweiligen Spiegel der Schmelze zur Wirkung kommt.