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Verfahren und Vorrichtung für die Behandlung von metallischen Blöcken, insbesondere von Stahls locken in der Kokille während des Erstarrungsvorganges
Die Erfindung betrifft die Behandlung von Metallegierungen, insbesondere von Stahl- und Eisenlegierungen während ihrer Erstarrung in Blockformen.
Beim Giessen von Blöcken in Kokillen, insbesondere beim Kokillenguss von Stahl und Eisen, wird angestrebt, die Erstarrung der Oberfläche der Schmelze nach dem Guss oder schon während desselben zu beschleunigen, um ein Verspritzen des Metalles zufolge Aufreissens der gebildeten Kruste, wie es. insbesondere bei nicht beruhigten Stählen, vorkommt, zu verhindern und um das Auftreten von Lunkern und sonstigen Mängeln zu verhüten, die einen bedeutenden Ausschuss verursachen.
Für beruhigten Stahl, der im Gespannguss gegossen ist, ist es bereits bekannt, die Oberfläche der Schmelze eine Zeitspanne nach dem Guss, die aber durch das Erstarren des Metalls im Zuflusskanal eng begrenzt ist, zu berieseln, dann die Lunkerhöhlung aufzubrechen und, so gut es eben geht, durch kurzes Nachgiessen zu füllen. Auch bei nicht beruhigten Stählen wurde eine Berieselung versucht ; jedoch macht die bei der plötzlichen Berührung von Wasser mit geschmolzenem Metall auftretende Explosionsgefahr eine solche Massnahme praktisch unmöglich.
Eine Berieselung, die ohne Vorsichtsmassregeln vorgenommen wird, kann in allen Fällen eine Explosion im Verlauf des Erstarrens verursachen, u. zw. in einem Zeitpunkt, in dem alle Gefahr beseitigt zu sein scheint, wodurch bereits tödliche Unfälle entstanden sind. Bei einer blossen Berieselung der Schmelze mit Wasser kann der Zeitpunkt, wann, und die Stelle, wo die Erstarrung beginnen soll oder beschleunigt werden soll, nicht festgelegt werden.
Die Erfindung bezweckt, das Abkühlen eines Blockkopfes nach dem Guss in zeitlich beherrschbarer Weise zu ermöglichen, und bei Gespannguss die Abkühlung nach dem Guss oder noch während desselben an einer vorherbestimmten Stelle der Badoberfläche zu lokalisieren, ohne dass ein Verspritzen und/oder Überfliessen des Metalls eintritt und so, dass die Bildung grosser Lunker im Blockkopf und unerwünschte Abscheidungen vermieden wird.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung wird der Block in der Kokille vom Rande zur Mitte hin einer gelenkten Abkühlung unterworfen. Zu diesem Zwecke wird einem peripheren Teil der Badoberfläche durch die unter der Einwirkung der Hitze des gegossenen Metalls erfolgende Verdampfung einer Flüssigkeit Wärme entzogen, wobei ein unmittelbarer Kontakt der. Flüssigkeit mit dem gegossenen Metall vermieden wird.
Als Flüssigkeit verwendet man vor allem Wasser oder auch eine flüssige Lösung, insbesondere eine wässerige Lösung von Natriumsilikat, in der das Verhältnis von Na"0 : Si0, zweckmässig l : l, 5 bis 1 : 4 beträgt oder auch eine Sodalösung. Aber auch unter dem Einfluss der Hitze abdampfendes Konstitutionsoder Kristallisationswasser ist für die angestrebte Kühlwirkung brauchbar. So kann beispielsweise Borsäure (43, 71o Wasser), Borax (BNa2, 10 H O) oder Soda (Na COs, 10 HO) verwendet werden. Selbstverständlich können auch Mischungen solcher Stoffe in irgendeinem beliebigen Mengenverhältnis Anwendung finden. Die Flüssigkeit wird in einer Vorrichtung verdampft, die auf die Blockoberfläche aufgesetzt wird.
Die Erfindung betrifft daher auch Vorrichtungen, die zur Durchführung dieses Verfahrens bestimmt sind. Diese sind rahmen- und rinnenartige Gefässe, welche zur Aufnahme der zu verdampfenden Flüssig-
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keit dienen. Einzelheiten werden im folgenden an Hand von Zeichnungen dargelegt, welche die Erfindung beispielsweise und schematisch darstellen.
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sehenen Giessform, Fig. 2 eine Draufsicht gemäss Fig. 1, Fig. 3 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 3 in grösserem Massstab, Fig. 5 einen senkrechten Schnitt einer Vorrichtungsvariante bei Gespannguss, Fig. 6 und 7 Querschnitt und Draufsicht einer weiteren Vorrichtungsvariante, Fig. 8 einen Längsschnitt einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, Fig. 9 eine Draufsicht entsprechend Fig. 8, Fig.
10 einen senkrechten Schnitt längs der Linie 10-10 der Fig. 8. Fig. 11 einen senkrechten Schnitt durch eine feine Kanäle besitzende Giesskopfabdekkung entsprechend den Fig. 8 - 10 in stark vergrössertem Massstab, u. zw. in einem Fertigungszwischenstadium, Fig. 12 einen Teilschnitt längs der Linie 12-12 der Fig. 11, u. zw. senkrecht zu den Kanälen, Fig. 13 einen Schnitt ähnlich demjenigen der Fig. 11, u. zw. im Fertigungszustand, Fig. 14 einen Schnitt entsprechend Fig. 13, wobei die Vorrichtung in die Kokille eingesetzt ist, Fig. 15 eine Teilansicht einer Verteilerröhre für die Flüssigkeit gemäss den Fig. 8-10, Fig. 16 einen Querschnitt längs der Linie 16-16 der Fig. 15, Fig. 17 eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt einer Vorrichtung für zwei nebeneinander angeordnete Blockgiessformen mit einer Wasserbrauseeinrichtung, Fig.
18 eine Draufsicht gemäss Fig. 17, Fig. 19 einen senkrechten Schnitt einer Giesskopfabdeckung gemäss Fig. 17 und 18 in stark vergrössertem Massstab, Fig. 20 einen Querschnitt eines Wellpappenstreifens, dessen Wellen während des Einrollens zu einer die Giesskopfabdeckung gemäss Fig. 19 bildenden Spirale zusammengedrückt werden, Fig. 21 einen senkrechten Schnitt einer der Brausen gemäss den Fig. 17 und 18 in vergrössertem Massstab, Fig. 22 einen waagrechten Teilschnitt längs der Linie 22-22 der Fig. 17 in vergrössertem Massstab, Fig. 23 einen senkrechten Schnitt einer Variante der Brause gemäss Fig. 21 und Fig. 24 eine Teildraufsicht des Bodens der Brause gemäss Fig. 23 mit einem Schnitt des in der Brause befindlichen Hilfstrichters.
Nach dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 - 4 dient die Vorrichtung A zur Steuerung der Abkühlung des Kopfes eines Blockes l aus nicht beruhigtem Stahl, der im Direktguss in eine Kokille L von rechteckigem Querschnitt mit abgerundeten Ecken gegossen worden ist.
Diese Vorrichtung besteht aus einem rechteckigen Rahmen. welcher der Form des Innenquerschnitts der Kokille angepasst, aber kleiner als dieser ist.
Der Rahmen hat U-förmigen Querschnitt, einen flachen Boden 1 und senkrecht dazu stehende Seitenwände 2. 3. Die Aussenwand 2 ist höher als die Innenwand 3. Der Rahmen umschliesst eine Öffnung 4. Er kann aus einem guten oder schlechten Wärmeleiter bestehen, z. B. aus Blech, Pappe bzw. Karton, starkem Papier, Holz, Kunststoff u. dgl. Dieses Material muss porös sein, wenn es ein schlechter Wärmeleiter ist, während gut wärmeleitendes Material auch wasserdicht sein kann.
Die Wandstärke des Rahmens soll so sein, dass die durch Verdampfung von in ihm befindlicher Flüssigkeit auftretende Kühlwirkung nicht beeinträchtigt wird. Eine geeignete Kuhlwirkung kann mit einem flüssigkeitsdichten, gut wärmeleitenden Rahmenmaterial, z. B. Metall, erzielt werden, ebenso mit einem Rahmen aus einem schlechten aber porösen Material, z. B. mit Pappe. durch das die Flüssigkeit allmählich durchsickert. Ebenso kann ein Rahmen aus einem gut wärmeleitenden und zugleich porösen Material, z. B. aus Sintermetall, bestehen. Die Wandstärke des Rahmens kann, insbesondere wenn er aus Blech besteht,. mm und weniger sein ; dabei empfiehlt es sich. im Innern des Rahmens, z. B. an den Ecken, Versteifungen vorzusehen, die ihm eine ausreichende Festigkeit für den Transport und die Handhabung verleihen.
Um die Vorrichtung nach dem Erstarren des Blockkopfes eventuell abheben zu können, wird sie zweckmässig mit Griffen 5 od. dgl. versehen.
Die ringförmige Kühlrinne kann im Zeitpunkt ihrer Anwendung mit Wasser 7, mit einer flüssigen Lösung oder mit Substanzen gefüllt sein, welche in der Wärme ihr Konstitutions- oder Kristallwasser abgeben. Zum Aufsaugen von Wasser oder Lösungen kann im Rahmen eine poröse bzw. absorbierende Masse vorgesehen sein, z. B. ein Faserstoff, wie Filz, Werg, Hobelspäne, Textilien usw. oder eine schwammartige Masse, wie Natur- oder Kunstschwamm, ferner körnige oder pulverförmige Stoffe, wie Sägemehl, feingemahlener Ton u. dgl. oder auch poröse Massen, wie Holzkohle, vulkanische Asche u. dgl. Diese Stoffe nehmen das Wasser bzw. die Lösung auf und geben die Flüssigkeit unter der Wirkung der Blockkopfhitze als Dampf wieder ab. Die saugfähige Masse kann z.
B. durch Bedecken mit einem Gitterwerk oder Gewebe, durch Ankleben, mit Hilfe von Haken u. dgl. im Rahmen gehalten werden.
Der Arbeitsgang bei Benutzung einer Vorrichtung nach den Fig. 1 - 4 ist folgender :
Wenn die Giessform LI mit nicht beruhigtem Stahl gefüllt ist, der im Verlauf seiner Verfestigung Gase in bedeutenden Mengen abgibt, tritt eine Verfestigung in der Randzone ein, die in den Fig. 1 und 4 durch Schaffen mit den Begrenzungslinien 8 angedeutet ist, und in Fig. 2 durch die Rechteckfläche 10
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mit den Ecken a, b, c, d markiert ist. Dieser Verfestigungsvorgang verläuft von der Kokilleninnenfläche 9 aus zur Blockmitte. Die Blockmitte bleibt also, wenn nicht Schlacke oder Verunreinigungen, die vom Boden der Giessform aufsteigen, eine vorzeitige Erstarrung hervorrufen, am längsten flüssig.
Eine solche vorzeitige Erstarrung kann man im übrigen in bekannter Weise durch Aufbringen exotherm reagierender Stoffe auf die Badoberfläche oder/und durch Abschäumen der Badoberfläche verhindern.
Sobald der in den Fig. 1 - 4 angedeutete Verfestigungszustand erreicht ist, setzt man auf die Fläche 10 die Vorrichtung Al auf, in die man schon vorher Wasser 7 eingefüllt hat. Dieses wird im Verlaufe der Behandlung laufend ergänzt, z. B. durch einen in den Rahmen gelenkten regulierbaren Wasserstrahl. Die Verfestigung des Blockkopfes schreitet allmählich gegen die Blockmitte zu fort. Die aus der Schmelze beim Erstarren entbundenen Gase bestehen grösstenteils aus CO und zum geringeren Teil vornehmlich aus Cor'Wasserstoff und Stickstoff. Ihre Austrittsstelle verlagert sich im Verlaufe der Blockerstarrung immer mehr gegen die Mitte des Blockkopfes zu, eben nach Massgabe der Verkleinerung des Rechteckes a, b, c, d, die durch die auf Grund der Verdampfung des Wassers 7 dosierte Abkühlung gesteuert wird.
Die jeweilige Grösse des noch nicht verfestigten Blockteiles in den aufeinanderfolgenden Stadien der Erstarrung ist in Fig. 1 und 3 durch die gestrichelten Linien 12 und 13 angedeutet. Im Verlauf der Erstarrung steigt das Metall ein wenig in die Öffnung 4 des Rahmens A hinein, und es bildet sich oben eine Einschnürung wie in Fig. 4 durch die gestrichelten Linien 14 und 14a angedeutet ist. Selbst wenn das Metall über die innere Wand des Rahmens hochsteigen würde, so wäre dies ohne wesentlichen Nachteil, denn das überlaufende Metall würde im Sammelgefäss aufgefangen werden und dort erstarren.
Überdies kann aber auf die Metalloberfläche im Durchlassbereich 4 zur Beruhigung des Stahles in an sich bekannter Weise Aluminium od. dgl. aufgebracht werden.
Ferner kann die Öffnung 4 auch für die Zuführung verschiedener auf die Schmelze einwirkender Stoffe wie Borax, Fluorkalzium, Fluornatrium, Soda, Kalk, wasserhaltiges Natriumsilikat mit überschüssi- gem SiO, usw. benutzt werden.
Ohne die Vorrichtung gemäss der Erfindung schliesst sich der Block in verschiedener Weise, u. zw. sehr oft vorzeitig unter Bildung einer Art Brücke längs des Rechteckes a, b, c, d, was zu zahlreichen Kratern und zum nachträglichen Austreten des Stahls Anlass gibt, also zu bei der Stahlherstellung gefürchteten Folgen führt, wie z. B. explosionsartigen Ausbrüchen längere Zeit nach Schliessung des Blockkopfes.
Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemässe Vorrichtung vermieden, weil damit ein geregeltes, allmähliches Fortschreiten der Erstarrung von der Peripherie zur Blockmitte erzielt wird, u. zw. unabhängig von der Querschnittsform des Blockes.
Fig. 5 bezieht sich auf die Herstellung von Blöcken von beruhigtem Stahl durch Gespannguss in einer Kokille, deren horizontaler Querschnitt beliebig sein kann. Hiebei ist es bekannt, die obere Fläche des Blockes zu berieseln, um die Erstarrung seines Kopfes zu beschleunigen.
Die Oberfläche des Stahles IS in der Kokille L2 erstarrt sehr schnell, wenn der Giessstrahl 18 unterbrochen wird und oft schon während des Giessens, was sich durch Bildung einer Kruste von mindestens 1 cm Stärke auf der Oberfläche des Bades äussert. Die Stärke der Kruste wechselt je nach Zusammensetzung des gegossenen Metalls. Bisher wartete man nach dem Giessen einige Minuten, d. h. bis zur Ausbildung einer genügend starken Kruste, und bespritzte dann den Blockkopf mit einem Druckwasserstrahl, während der Dauer des Erstarrens. Dabei wird keine Rücksicht auf den Verlauf der Erstarrungsfront im Innern des Blockes genommen, wo das Metall teils noch in flüssigem Zustand und teils mehr oder weniger zähflüssig oder sogar pastenförmig bleibt, z. B. in der Zone p, q, r, s.
Diese unkontrollierte Berieselung erlaubt es nicht, die Bildung des Schrumpfungslunkers in der Blockachse zu lokalisieren, wo er durch Nachgiessen ausgefüllt werden könnte.
Dieser Mangel kann durch die Vorrichtung gemäss der Erfindung vermieden werden, da sich mit dieser weder eine axiale Höhlung noch sonstige Lunker im Barren bilden können. Die Vorrichtung A (Fig. 5) ist der in den Fig. 1 - 4 dargestellten Vorrichtung völlig ähnlich. Der Rahmen kann mit einer Füllung 16 aus mit Wasser getränktem Werg, feuchten Sägespänen oder Holzkohle versehen werden, u. zw. bevor man die Vorrichtung auf die Oberfläche der Schmelze stellt, was erfolgt, wenn diese das Niveau t, u erreicht hat. In diesem Augenblick bringt man im Bereich der Öffnung 4a ein die Wärmestrahlen nicht durchlassendes exothermisches Pulver 17 auf die Badoberfläche, das den zahlreich bekannten Mischungen entsprechen kann. Das Pulver kann lose oder in einer Papier- oder Plastikhülle aufgebracht werden.
Auf diese Weise bleibt ein Teil der Badoberfläche flüssig und der Giessstrahl 18 stösst nicht gegen eine erstarrte Kruste, wie es bei nicht gelenkter Berieselung der Fall ist. Durch Verdampfung des in der porösen Masse 16 enthaltenen Wassers wird die Erstarrung der Zone beschleunigt, die den Giessstrahl längs der
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die zusammengerollt wird. Dabei wird auf einen glatten Streifen 41 ein gewellter Streifen 42 so aufgeklebt, dass die Wellenkanten sich mit dem glatten Streifen 41 verbinden.
Das Aufrollen des Wellpappenstreifens kann auf einer Drehspindel 43 erfolgen (Fig. 12),'deren Querschnitt sehr schmal und länglich ist und dem Querschnitt der Giessform ähnelt, derart, dass der durch das Aufrollen erhaltene Block (Fig. 11) sich in die obere Öffnung der Giessform mit Spiel einfügen lässt. Die die obere und untere Begrenzung bildenden Flächen44 und 45 sind glatt und der so hergestellte Block mit den zahlreichen Kanälen 31 zeigt die in Fig. 11 und 12 dargestellte Form. Man kann die Wellpappe auch einfach kranzartig aufrollen und hernach den Kranz entsprechend verformen.
Um diesem Block die in Fig. 8 - 10 und 13,14 dargestellte Form zu geben, werden zunächst die Spiralwindungen in Kanallängsrichtung gegeneinander verschoben (Fig. 13), so dass einerseits eine Rinne 35 für die Aufnahme der zu verdampfenden Flüssigkeit und anderseits im Mittelbereich eine Aushöhlung 37 entsteht. Die Rinne 35 wird aussen von der schrägen Fläche 36 und unten von der ebenen Fläche 46 begrenzt, die vom Rand 33 bis zum Rand 48 reicht.
Nunmehr werden Nadeln od. dgl. 49 aus Stahl oder einem andern widerstandsfähigen Material in den so deformierten Block eingestossen, um ihn in der in Fig. 13 dargestellten Form zu halten.
Alsdann wird der Block feuerfest imprägniert, zweckmässig durch Tauchen in eine Natron-Wasserglaslösung. Die besten Resultate werden dabei mit einem Bad erzielt, in welchem das Verhältnis Si02 : Na, 0 zwischen 3 und 4 (Dichte 38 - 400 Bé) liegt.
Schliesslich werden die Kanäle im Rinnenbereich teilweise verstopft, indem der Block in Richtung Kanalachsen etwas zusammengestaucht wird, u. zw. derart (vgl. Fig. 14), dass die untere Fläche 46 sich zur Fläche 50 umbildet. Dieses Zusammenstauchen erfolgt in einer Presse, deren Pressflächen genau der Blockform nach Fig. 13 angepasst sind, aber mit der Massgabe, dass im unteren Pressstempel die in Fig. 14 dargestellte Kontur volgesehen ist.
Durch das Stauchen werden die unteren Enden der Kanäle 31 verklemmt, so dass die betreffenden Kanäle nach unten abgeschlossen sind. Dieses Verschliessen der Kanäle kann je nach Wunsch mehr oder
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Buchsen 53 und Fixierschrauben 54 verstellbar auf zwei Paar Stangen 55 befestigt, die auf dem Kokillenrand 56 ruhen.
Unter den Röhren 52 ist eine Ringröhre 57 angebracht, die über der Rinne 35 liegt. Eine Längsleitung 58 ist über dem inneren Bereich 59 der Vorrichtung A* angeordnet. Die Röhren 57 und 58 sind durch Klemmen 60 - 63 od. dgl. miteinander verbunden, sowie mit zwei biegsamen Leitungen 64 und 65 (vgl.
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angeschlossen sind. Die Leitungen 57 und 58 können entweder in Richtung der grossen Achse der Kokille durch die Verbindungsstücke 61, 63 (Fig. 9) oder längs der kleinen Achse durch die Verbindungsstücke 60, 62 geschaltet werden.
Die Leitungen 57 und 68 sind an der Unterseite mit Löchern 70 für den Austritt von Wasser od. dgl. versehen (Fig. 15, 16).
Die Arbeitsweise ist folgende : Die Vorrichtung A* wird auf die Schmelze kurze Zeit nach dem Giessen aufgesetzt, z. B. bei Direktguss etwa 6 Minuten nach Giessende. Bei Gespannguss kann die Vorrichtung schon früher aufgestellt werden.
In Fig. 8,10 und 14 ist angenommen, dass die Schmelze r in der Zone 71 zu erstarren begonnen hat, wobei sich aber ein kleiner Randwulst 72 ausbildet. Dazu ist aber zu bemerken, dass sich bei der Erstarrung auch eine mehr oder weniger gewölbte Hohlfläche bilden kann.
Da die Vorrichtung A4 feuerfest ist, widersteht sie weitestgehend der durch das flüssige Metall frei-
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Zentrum hin in geregelter Weise fortschreiten zu lassen, u. zw. durch Wärmeentzug durch die Verdampfung des Wassers.
Das durch ihre Löcher 70 in die Rinne 35 austretende Wasser gelangt in die Kanäle 31 und wird dort durch die von der Schmelze Is aufsteigende Hitze verdampft. Durch den damit verbundenen Wärmeent- zug wird die vom Rand zur Mitte fortschreitende Erstarrung des Blockes an der Oberfläche beschleunigt, während die Mitte selbst durch die aus der Schmelze entweichenden und die Aushöhlung 37 füllenden
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heissen Gase vor Abkühlung geschützt wird. Die Gase können aus den Kanälen 31 im mittleren Teil 59 der Vorrichtung schliesslich entweichen.
Zufolge der Verstopfung der Kanäle 31 im Bereich 50 nimmt die Kühlwirkung vom Rand zur Mitte der Vorrichtung As ab. Dadurch wird es möglich, den Erstarrungsvorgang zu lenken. Der Blockkopf erstarrt längs der in Fig. 14 angegebenen Linien 73 und 74 zur Mitte hin, während die Stärke des jeweils erstarrenden Metalles in der gleichen Richtung abnimmt. Dabei ist der Erstarrungsfortschritt anscheinend umgekehrt proportional zu dem Ausmass der Verstopfung der Kanäle.
Sobald die Erstarrung bis etwa zur Linie 74 fortgeschritten ist, beschränkt sich die vom Block noch offene Fläche 75 auf den unterhalb der nicht zusammengedrückten Kanäle 59 liegenden Teil der Vorrichtung. Sollte der Stahl durch diese Kanäle aufsteigen, so kann er durch Berieselung dieses Bereiches mit Hilfe des Rohres 58 leicht zum Erstarren gebracht werden, wobei zufolge des entsprechend den Linien 73,74 bereits erstarrten Teiles des Blockkopfes das Herausspritzen von flussigem Metall vermieden wird.
Indem man die, Verfestigung gegen die Mitte der Blockoberfläche hin lenkt, verhütet man jegliche Explosionsgefahr, denn der Abschnitt 59 der Vorrichtung e, der für Gase vollkommen durchlässig geblieben ist, dient als eine Art Sicherheitsventil bis zur endgültigen Schliessung des Blockes, d. h. bis zur Beendigung der Gasbildung im Innern desselben.
Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, dass die Gase, die von dem schon verfestigten Randteil zufolge der peripheren Transkristallisation entweichen, gezwungen sind, diesem erstarrten Teil zu folgen, so dass sie zur Blockmitte hin geleitet werden. Dadurch wird eine Krustenbildung in der Mitte verhindert und dies ist aussergewöhnlich wichtig, denn dadurch kann der Barren rasch verfestigt und die Abscheidung der Elemente vermieden werden, wobei, wie die Erfahrung gezeigt hat, die Wirkung durch das vergerte Aufsteigen der Gase verstärkt wird.
Das leichte Ansteigen der Fläche 50 wirkt sich beim Giessen insbesondere dann günstig aus, wenn der Stahl eine starke Neigung zum Steigen zeigt.
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Wickel (Fig. 19). Gemäss Fig. 20 ist auf einem glatten Band 93 ein gewelltes Band 94 in der Weise geklebt, dass der Wellenkamm das Band 93 berührt, wodurch sich die Kanäle 95 bilden.
Vor dem Aufrollen werden die Wellen des Bandes 94 vom Bandanfang E an in Richtung F in abnehmendem Masse zusammengedrückt (Fig. 20), so dass am Bandanfang die Kanäle 95a sägezahnartigen Querschnitt besitzen. Der Winkel zwischen der heruntergedrückten Seitenfläche einer Welle und dem glatten Band 93 beträgt im Anfangsbereich nur wenige Grade und wächst mit zunehmender Annäherung an den Punkt F, von wo ab die Kanäle 95 wieder symmetrischen Querschnitt besitzen.
Dann wird das so vorbereitete Band eingerollt, u. zw. ausgehend vom Punkt E, wie es der gestrichelte Winkel Et in Fig. 20 andeutet. Dadurch entsteht ein Wickel A5 entsprechend Fig. 19, bei dem der innere Bereich die in Fig. 20 im Abschnitt E - F gezeigten flachgedrückte Kanäle 95a und der äussere Bereich die Normalkanäle 95 aufweist. In Fig. 19 ist durch die Linien 96 und 96a angedeutet, wie diese Lagen sich symmetrisch um die Mittelachse Y-Y des fertigen Wickels gruppieren.
Demzufolge sind die Durchlässe im Abschnitt 96, 96a kleiner als im Bereich 97, 97a, was zur Folge hat, dass die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit im äusseren Bereich und die Speicherfähigkeit im inneren Bereich grösser ist, u. zw. in einem allmählich zunehmendem Masse.
Aus dem Wickel wird dann eine dem Innenquerschnitt der Kokille entsprechende Form, beispielsweise mit abgerundeten Ecken (Fig. 13), hergestellt. Diese Form wird zu einer Schale ausgebildet, indem man nach der Peripherie hin fortschreitend die übereinanderliegenden Spiralwindungen axial verschiebt, so dass die Vorrichtung A5 (Fig. 19) entsteht.
Eine von der Mitte zum Umfang zunehmende. Durchlässigkeit im zentralen Bereich des Napfes kann auch dadurch erhalten werden, dass man ein Wellpappeband zunächst sehr stramm wickelt, wodurch sich die Wellen zusammenstauchen und die Wicklungsanspannung allmählich verkleinert, bis die Wellen keine Verformung erfahren.
Aus diesen Ausführungsformen, die übrigens kombiniert werden können, ergibt sich, dass eine im Napf befindliche Flüssigkeit dem Napfrand zu durch die weniger oder nicht zerdrücken Kanäle 95 reichlicher abläuft als in der Napfmitte, wo durch die gequetschten Kanäle 95a wenig oder gar keine Flüssigkeit durchgehen wird.
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Die Kanäle 91 :', 95a können auf der unteren Fläche des Napfes zweckmässig durch ein Blatt 98 abge- schlossen sein, z.. B. durch ein mit Natriumsilikat imprägniertes oder mit Leim od. dgl. überzogenes Papierblatt, das an die Unterfläche des Wickels A5 angeklebt sein kann. Dieses Blatt wird nur sehr langsam verkohlt, weil die durch die Verdampfung der Flüssigkeit in dem Kanalnetz bewirkte Kühlung die Verkohlung verhindert, auf jeden Fall aber äusserst verlangsamt.
Die Verteilung des Wassers u. dgl. auf die beiden in den beiden Kokillen L5 eingebrachten Vorrichtungen A5 erfolgt mittels einer Verteilervorrichtung B5. die auf einem Wagen 99 (Fig. 17 und 18) ruht, der vier schwenkbare Räder 100 besitzt, die sich um in Buchsen 102 gelagerte Drehachsen 101 drehen können.
Dieser. Wagen kann auf der Bank 92 für die Speisung der Vorrichtungen A5 verschoben werden, so dass die Lage der Giessformen L5 in der Giessgrube 91 gleichgültig ist. Auch spielt die Zahl und Grösse der Giessformen keine Rolle.
Der Wagen 99 trägt eine röhrenförmige. vertikale Säule 103, die drehbar auf einem Zapfen 104 gelagert ist, der im Zentrum des Wagens 99 von diesem getragen wird. Mittels einer Schraube 105 kann die Säule 103 blockiert werden. Auf der Säule kann eine Muffe 106 (vgl. Fig. 17, 22) auf-und abschiebbar angeordnet sein, die durch eine Klemmschraube 107 in der gewünschten Höhe arretierbar ist. Diese Muffe ist mit einer Buchse 108 versehen, an die der Zapfen 109 eines Lenkers 110 mittels einer Schraube 111 angeschlossen ist (Fig. 22). Mittels dieses Lenkers 110, der beliebig in der Höhe einstellbar ist, kann der auf der Bank 92 sich bewegende Bedienungsmann leicht den Wagen 99 nach allen Richtungen verschieben und schwenken.
Auf der Säule 103 sind, ebenfalls in der Höhe einstellbar und mittels der Klemmschraube 112 fixierbar, zwei Arme vorgesehen, von denen jeder Schellen 113 aufweist, die auf der Säule gleiten können.
An den Schellen sind Rohre 114 mit Streben 115 angebracht. Im Rohr 114, das bei vertikal stehender Säule 113 horizontal liegt, ist eine Stange 116 teleskc-partig geführt. Ihr rückwärtiges, aus dem Rohr 114 herausragendes Ende trägt einen Betätigungsknopf 117 und das andere Ende besitzt eine Buchse 118, in der ein vertikales Rohr 120 gleitet und mit einer Klemmschraube 119 festgestellt werden kann. Das Rohr 120 trägt an seinem unteren Ende eine Brause 121.
Solche Brausevorrichtungen sind in einer der Zahl der Giessformen entsprechenden Anzahl an der Säule 103 angeordnet. Das Wasser od. dgl. wird den Brausen einzeln, in Gruppen oder gemeinsam zugeführt.
Wenn mehrere Verteiler vorgesehen sind, kann die Ausbildung'beispielsweise nach Fig. 18 erfolgen.
In diesem Falle ist eine biegsame Leitung 122 für die Wasserzufuhr vorgesehen, die über ein Gelenk 123 mit einem Verbindungsstück 124 verbunden ist, das von der röhrenförmigen Säule 103 getragen wird. Das Wasser steigt in der Säule nach oben, die am oberen Ende einen Verschluss 125 besitzt und durch Ventile 126 (vgl. Fig. 17) mit den biegsamen Leitungen 127 verbunden ist, von denen jede selbst an ihrem andern Ende durch ein Gelenk 128 an eines der Rohre 120 angeschlossen ist, die die Brausen 121 tragen.
Eine dieser Brausen ist in grösserem Massstab in Fig. 21 dargestellt. Auf dem unteren Ende des Brausen-Speiserohres 120 ist z. B. durch Schweissung ein Trichter 129 angeschlossen, dessen unterer Rand einen Kragen 130 bildet, an den mittels Gewindebolzen 131 und Muttern 132 ein flacher perforierter Boden 133 angesetzt ist.
Der zentrale Teil dieses gelochten Bodens 133 kann mit einer ungelochten Verschlussklappe 134 versehen sein, die mit einem Scharnier 135 auf diesem Boden gelenkig angebracht ist und in angehobener Stellung durch einen Riegel 136 gehalten wird, der seinerseits mit einem Handgriff 137 versehen ist und der durch eine Feder 138 einschnappbar ist.
Wenn die Verschlussklappe 134 auf dem Bodenblech 133 anliegt (vgl. Fig. 17), kann das aus dem Rohr 120 einfliessende Wasser od. dgl. die Brause nur am Rand des Bodens 133 verlassen, um auf die Vorrichtung A5 im Bereiche der im Querschnitt nicht verkleinerten Kanäle 95 zu gelangen.
Der durch die Verdampfung des Wassers verursachte Wärmeentzug, dessen Kühlwirkung von der Peripherie nach der Mitte der Vorrichtung A5 hin abnimmt, gewährleistet die gewünschte, der Blockmitte zustrebende Erstarrung des Blockkopfes. Am Schluss der Erstarrung kann man, wenn nötig, die Mitte des Blockkopfes berieseln, indem man den Riegel 136 wegzieht, wodurch die Klappe 134 in die vertikale
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Die erfindungsgemässe Berieselungsvorrichtung weist zahlreiche Vorzüge auf :
Die Berieselungsbrausen 121 stützen sich nicht auf den Kokillen ab. Eine solche Abstützung wäre, insbesondere bei kleinen Giessformen, unsicher. Die erfindungsgemässe Tragkonstruktion ist demgegentiber stabiler.
Die Berieselungsbrause ermöglicht eine einwandfreie Verteilung des Wassers, besonders
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auch in den Ecken der Vorrichtung A5. Da der Boden 133 der Brausen abnehmbar ist, kann er erforderlichenfalls durch einen Boden mit einer andern Verteilung der Öffnungen leicht ersetzt werden. Die leich- te Beweglichkeit der Brausen durch Verschieben der Tragstangen 116 in den Röhren 120 erlaubt es, die Brausen etwas zu verschieben, wodurch mit Sicherheit alle Kanäle 95 der Vorrichtung A mitFlüssigkeit versorgt werden, u. zw. auch dann, wenn die Lochzahl der Brause wesentlich geringer ist als die Anzahl der Kanäle 95.
In den Fig. 23 und 24 ist eine Variante der Brause dargestellt, bei welcher der Trichter 121 einen
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mit Wasser zu berieseln.
Eine trennscharfe Abschirmung der Berieselung von der Mitte der Vorrichtung A5, u. zw. ohne Anwendung einer Klappe 134. kann auch durch eine getrennte Flüssigkeitsversorgung der Mitte des Bodens 139 erreicht werden (Fig. 23 und 24). Zu diesem Zweck ist neben der Zuleitung 120 für die periphere Berieselung eine Hilfszuleitung 140 vorgesehen, die durch eine flexible Verbindungsleitung 141 mit einem kleinen Hilfstrichter 142 verbunden ist, der im Innern des Trichters 121 angeordnet und mit der Mitte des Bodens 139 dicht verbunden ist. Durch geeignete Ventile kann das Wasser nach Belieben auf die Peripherie des Bodens 139 oder auf seinen zentralen Teil geleitet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausfuhrungsformen beschränkt. Ins- besondere kann die Berieselungsvorrichtung gemäss Fig. 17, 18, 21 oder 23, 24 auch für die Vorrichtungen Al - A entsprechend den weiter oben beschriebenen Beispielen verwendet werden und umgekehrt kann eine Vorrichtung gemäss Fig. 19,20 mit der Berieselungsvorrichtung gemäss Fig. 8 - 10 verwendet werden, u. zw. auch ohne Hilfsberieselungsvorrichtung.
Ferner kann man die auf der Säule 103 gelagerten Berieselungsbrausen 121 gemäss Fig. 17,18 durch die perforierten Röhren 57 - 58 gemäss Fig. 8 - 10 ersetzen oder umgekehrt.
Im Beispiel der Fig. 17 - 21 kann die napfartige Vorrichtung A5 anstatt durch Aufrollen eines vordeformierten Bandes gemäss Fig. 20 auch durch aufeinanderfolgendes Aufrollen von mehreren kürzeren Wellpappebändern gebildet sein, deren Kanalquerschnitte von Band zu Band wachsen oder auch durch aufeinanderfolgende Anordnung von Bandstücken, die im zentralen Teil de ;
gebildeten Wickels entweder zufolge darin enthaltener Wellen mit kleinerem Querschnitt oder zufolge der. hun enthaltenen mehr oder weniger zerdrücken Kanäle geringeren Durchlass aufweisen als im peril C-reich. Man kann auch noch die transversale Quetschung der Kanäle mit einer Längsquetschung -. j t/Sade kombinieren, wie in bezug auf die Beispiele der Fig. 8 - 14 beschrieben ist. Schliesslich allgemein, die Durchlässigkeit oder Porosität, abnehmend von der Peripherie nach dem Zentrum der Vorrichtungen Al - A5 hin, auch mit andern als den beschriebenen Mitteln erzielt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren für die Behandlung von metallischen Blöcken, insbesondere von Stahlblöcken in der Kokille während des Erstarrungsvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verdampfen einer Flüssigkeit unter dem Einfluss der Giessmetallhitze dem Spiegel des in der Kokille befindlichen Giessmetalles in einer peripheren Zone Wärme entzogen wird, so dass an der Badoberfläche eine von aussen nach innen allmählich fortschreitende Erstarrung eintritt, wobei der Fortschritt dieser Erstarrung durch örtliche Regelung der Verdampfung der in einem auf der Badoberfläche angeordneten Behälter befindlichen Flüssigkeit bestimmt wird bzw. durch Regelung der Zufuhr der Flüssigkeit zu diesem Behälter.