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Schwimmer für Kokillen od. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Giessfoimeinlage, welche in die Kokille u. dgl. eingeführt wird und während des Giessens mit dem Badspiegel hochsteigt. Diese als Schwimmer ausgebildete Giessformein- lage hat die Aufgabe, die Oberfläche des Giessmetalles in der Kokille warm zu halten oder ihr sogar Wär- me zuzuführen, sowie die im Blockkopf sich ansammelnden Verunreinigungen aufzunehmen, so dass Lun- kerbildungen, Seigerungserscheinungen usw. weitgehend vermieden werden und ein gesunder Gussblock od. dgl. erhalten wird. Der Umriss des Schwimmers entspricht ungefähr der Form des inneren Kokillenquer- schnittes ; der Schwimmer kann voll oder mit einer mittleren Ausnehmung versehen sein, also Platten-oder
Rahmenform besitzen.
Diese an sich bekannten Schwimmer können aus pflanzlichen oder mineralischen Stoffen bestehen, z. B. aus Holz, Kork, aus gepressten und mit Natriumsilikat gebundenen Sägespänen, aus gewelltem Papier oder gewellter Pappe, oder aber auch aus Kieselsäure und Tonerde enthaltenden, feuerfesten Stoffen. In den
Schwimmern können Zellen oder zweckmässig vertikal verlaufende Kanäle angeordnet sein.
Da die Innenwände der Kokillen fast immer schräg verlaufen, um das Ausbringen des Gussblockes zu erleichtern, muss für das Aufsteigen des Schwimmers ein gewisser Spielraum zwischen ihm und der Kokillenwand vorgesehen werden. Dabei können die Innenwände der Kokillen nach oben konvergieren, so dass das untere Kokillenende den grössten Querschnitt besitzt oder sie divergieren nach oben, so dass die Kokillenbasis den kleinstenQuerschnitt besitzt. Weiterhin kann der Guss fallend oder steigend durchgeführt werden. Wenn es sich um Kokillen handelt, die nach oben divergieren und der Schwimmer von oben eingelegtwerden soll, so darf seine Querschnittsfläche höchstens dem Kokillenboden entsprechen. Zwischen dem auf den Kokillenboden abgesenkten.
Schwimmer und der Kokilleninnenwand ist in diesem Falle ein Spielraum vorhanden, welcher beim Hochsteigen des Schwimmers allmählich zunimmt. Bei einer nach oben konvergierenden Kokille wird hingegen der Spielraum zwischen Schwimmer und Innenwand mit steigender Füllung der Kokille allmählich abnehmen.
Derartige Schwimmer verformen sich während des Aufsteigen, d. h. ihr Querschnitt nimmt ab, da das für Schwimmer verwendete Baumaterial nicht zu hart sein darf und sich allmählich zusammenzieht.
Es ist also ersichtlich, dass der Spielraum zwischen Schwimmer und Kokille aus verschiedenen Gründen sich ändern kann, u. zw. in einem solchen Masse, dass es unbedingt notwendig ist, den Schwimmer während des Aufsteigen in der Kokille zu zentrieren, um zu verhindern, dass er etwa in einer Ecke der Kokille hängen bleibt oder dass er bei einer Kokille mit rundem oder ovalem Querschnitt sich Über einen grösseren Bereich seines Umfanges an die Innenwand der Kokille anlegt und auf diese Weise haften bleibt.
Um die Zentrierung des Schwimmers trotz des bestehenden Spielraumes zu gewährleisten, wurde in der österr. Patentschrift Nr. 194088 bereits vorgeschlagen, den elastischen, zur Ausdehnung befähigten Schwimmer mit seitlichen Vorkragungen auszustatten, die praktisch undeformierbare Puffer bilden und die den Schwimmer in einer konstanten Entfernung von der inneren Wandfläche der Giessform halten. Diese Puffer bestehen aus nichtentflammbaren Bändern aus Karton oder ähnlichem Material, das nicht elastisch ist. Durch die elastische Expansion des Schwimmers werden diese Puffer als Stützen ständig an die innere Wand der Giessform angedrückt.
Diese Lösung ist relativ kompliziert, da sie voraussetzt, dass sich der Schwimmer ausdehnen kann.
Wenn er z. B. aus einem zu einer Spirale eingerollten Wellpappeband gebildet ist, müssen seine Windungen frei sein, was die Handhabung erschwert, abgesehen davon, dass seine Herstellung besonders dann kost-
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spielig ist, wenn er aus mehreren Einzelteilen besteht, zwischen welchen Federn angeordnet sind.
Gemäss der Erfindung solldaher das automatische Zentrieren des Schwimmers in Giessformen oder ähn- lichen Formen auf einem viel einfacheren Weg ermöglicht werden.
Die Erfindung betrifft einen Schwimmer der oben erwähnten Type mit Auskragungen zur Führung und
Zentrierung und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Auskragungen aus am starren Schwimmerkörper be- festigten, kleinen, elastisch verformbaren Bügeln bestehen.
Diese Bügel haben die Aufgabe, den Schwimmer in elastischem Kontakt mit der Wand der Giessform zu halten, wobei sie sich in dem Mass elastisch verformen, als es die Änderung des Spielraumes zwischen dem starren Schwimmer und der Giessform erfordert, um die Zentrierung des Schwimmers in der Giess- form aufrecht zu erhalten.
Vorteilhafterweise sind die Bilgel senkrecht zu den Stirnflächen des Schwimmers angeordnet und mit einem Ende an der oberen Stirnfläche, mit dem andem Ende an der Mantelfläche befestigt, wobei sie sich bogenförmig über diese Flächen erheben und die von den beiden Flächen gebildete Kante umgreifen.
Zweckmässigerweise ist jeder der elastischen Bügel mit seinen abgewickelten Enden im Schwimmer verankert.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, bei der der Schwimmer aus Wellpappe oder einem ähnlichen, unter Druck lokal verformbaren Material besteht, sind die Enden der Bügel haarnadelförmig umgebogen und jedes Ende greift so in eine Höhlung des Schwimmers ein, dass sich der äussere Schen- kel des umgebogenen Bügelendes elastisch gegen eine Fläche der Höhlung abstützt und zugleich verankert.
Weitere Merkmale ergeben sich aus der Zeichnung. In ihr ist die Erfindung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen : Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schwimmer in einer Kokille mit nach oben divergierenden Innenwänden, Fig. 2 eine Draufsicht auf Kokille und Schwimmer gemäss Fig. l, Fig. 3 einen Teilschnitt durch den Schwimmer entlang der Linie. 3-3 gemäss Fig. 2, jedoch in einem grö- sseren Massstab, Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schwimmer gemäss Fig. 3, Fig. 5 und 6 Draufsichten auf Aus- führungsformen des Schwimmers gemäss Fig:2.
Fig. 7 eine Vorderansicht einer weiteren Ausführungsform des Schwimmers, Fig. 8 eine Draufsicht auf den Schwimmer gemäss Fig. 7, Fig. 9 einen Teillängsschnitt einer andern Ausführungsform des Schwimmers, der auf dem Metallspiegel in der Kokille schwimmt, Fig. 10 eine Draufsicht auf den Schwimmer gemäss Fig. 9.
Der Schwimmer F (Fig. 1-4) liegt auf der Bodenplatte A einer Kokille B, deren Innenwände nach oben divergieren. Diese Kokille hat einen viereckigenQuerschnitt und abgerundete Ecken. Das Metall kann entweder fallend oder steigend gegossen werden ; im letzteren Falle weist die Bodenplatte A einen punktiert dargestellten Gusskanal b auf.
Der Schwimmer F hat eine mittlere Öffnung 1, die ihm die Form eines Rahmens verleiht. Er hat eine dem Innenquerschnitt der Kokille angepasste Form und solche Ausmasse, dass er auf die Bodenplatte A gestellt einen kleinen Spielraum J1 zwischen jeder Mantelfläche2 des Schwimmers und dem unteren Teil der Innenwand a freilässt.
Gemäss der Erfindung besitzt der Schwimmer Fi beispielsweise vierFührungsbügeI4aus einem elastisch nachgiebigen Material, die etwa lotrecht zu den Stirnflächen 3 und 5 des Schwimmers stehen und ungefähr in der Mitte der vierMantelflächen2 des Schwimmers angeordnet sind. Diese Bügel 4 ragen über die Mantelflächen 2 und die obere Stirnfläche 5 hinaus.
Jeder Bügel 4 besteht beispielsweise aus einer Stahllamelle, die etwa 3 - 40 mm breit und 0, 1 und 2mm dick sein kann. Dieser Bügel (Fig. 3) hat im freien Zustand einen mehr oder weniger kreisbogenförmigen Teil, der an seinen beiden Enden durch zwei etwa rechtwinkelig abgebogene Teile 6 und 7 verlängert ist. Mittels dieser Verlängerungen 6,7 ist der Bügel 4 im Schwimmer verankert. Der einzelne Bügel kann mit dem Schwimmer F entweder während der Herstellung des letzteren oder auch nachher verbunden werden, wobei die Verlängerungen 6 und 7 gegebenenfalls spitz zulaufen können, so dass es leichter ist, sie in den Schwimmer einzustecken.
Jeder Bügel 4 ist derart beschaffen und an den Schwimmer auf eine solche Art angebracht, dass seine Auskragung s (Fig. 3) im freienzustand grösser ist als die grösstmögliche Breite j2 des Spielraumes. Im Aus-
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Fig. l istStellung Nt- N1 erreicht hat, bei der die Kokille vollgegossen ist.
Der Schwimmer F ist mit einem langen Henkel 8 z. B. aus Eisendraht versehen (Fig. l, 2), der es ermöglicht, den Schwimmer leicht auf die Bodenplatte A in die Stellung N-N zu setzen.
Schwimmer gleicher Dimensionen können trotz der Bügel leicht aufeinandergelagert werden. Die Bügel verformen sich dabei elastisch und nehmen etwa die Form 4a (Fig. 3) an.
Wird der Schwimmer F gebraucht, so setzt man ihn mit Hilfe seines Henkels 8 auf die Bodenplatte A
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(Fig. 1, 2). Mit dem Einsetzen erhält der Schwimmer bereits die richtige Lage ; es kann also nicht vorkommen, dass die Bedienungsperson ihn durch Unachtsamkeit verkehrt einsetzt. Dabei wird der Schwimmer F zugleich zentriert, da die Bügel 4, die im freien Zustand (s. Stellung 4 in Fig. 3) um das Mass s vorkragen,
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3)Während das Metall eingegossen wird, steigt der Schwimmer F. mit dem Niveau des flüssigen Metalls, die Bögen 4 passen sich dabei elastisch dem allmählich zunehmenden Innenquerschnitt der Kokille an und sind in der Stellung F'des Schwimmers auf dem oberen Niveau NI-NI noch leicht deformiert (s. Stellung 4c). Diese Vorkragung 4c entspricht dem grössten Spielraum j (Fig. 1 und 3), den der Schwimmer F ge- genüber der Kokille besitzt.
In jeder Stellung bleibt also der Schwimmer zufolge der Wirkung der Bügel 4 vollständig zentriert, wobei sein Zentrum 0 (Fig. 2) sich ohne merkliche Abweichung von der Achse x-x (Fig. l) der Kokille ver- tikal verschiebt.
Die Bügel 4 verhindern, dass der Schwimmer F eine exzentrische Lage annimmt, beispielsweise eine solche unerwünschte Stellung F, wie sie in Fig. 2 mit strichpunktierter Linie angegeben ist. Dabei wurde der Schwimmer in den Linien c, d, und e die beiden angrenzenden Flächen der Kokille berühren. Dort wäre der Spielraum Null, während er gegenüber den zwei andern Flächen der Kokille einen doppelten Wert j hätte. DieserSpielraumj würde viel zu gross sein, um an dieser Stelle eine gute Reinigung des gegossenen Metalls durch die Wirkung des Schwimmers oder seitens eines auf der Kokilleninnenfläche aufgebrachten
Belages zu ermöglichen.
Natürlich könnten die Bügel 4 anstatt aus einem flachen Streifen auch aus einem Draht mit rundem Querschnitt (beispielsweise 0, 5 und 5mm) oder mit halbflachem Querschnitt bestehen.
Ausserdem kann der Schwimmer auch massiv, also plattenförmig sein (E,, Fig. 5).
Die Bügel 4 können auch an den Ecken des Schwimmers vorgesehen sein (Fig. 5). Diese Lösung kann vorteilhaft ausgenützt werden, wenn die Kokille an ihren Ecken genügend ausgerundet ist.
Bei einem länglichen Schwimmerrahmen (F, Fig. 6) kann man die Bügel 4 in der Nähe der Ecken vorsehen und sogar in den vier Ecken selbst, wenn zu befürchten ist, dass der Schwimmer brechen könnte, wie dies z. B. bei einem Schwimmer inForm eines zerbrechlichen Rahmens oder bei einer Platte aus einem spröden Material unter Einwirkung der Hitze vorkommen kann.
Schliesslich können die Bügel 4 parallel zu den Stirnflächen 3 und 5 des Schwimmers F4 (Fig. 7, 8) angeordnet sein ; eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, dass die Bögen durch die Berührung mit den Kokillenwänden bestrebt sind, sich nach unten zu biegen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht aber darin, dass das Aufstapeln der Schwimmer während des Transportes oder der Lagerung erleichtert wird.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass die elastischen Beugel 4 au federndem Stahl ihre Elastizität wenigstens in ihren oberen Teilen nicht verlieren. Dies gilt im besonderen für solche Bügel, die lotrecht zu den Stirnflächen 3, 5 des Schwimmers verlaufen. Diese Erfahrungen bestätigensich sogar im unvorteilhaftesten Fall, d. h. beim Giessen von weichem Stahl, bei dem die Schmelztemperatur am höchsten ist.. Dies kann man sich mit der relativen Abkühlung des Bügels 4 erklären, wenn dieser die Kokillenwand berührt, wobei diese Abkühlung stark die Ausstrahlungswärme kompensiert, die aus dem Gussstrahl sowie aus dem Bad des bereits gegossenen Metalles herrührt.
Bei relativ dünnen Schwimmern (Fg, Fig. 9 und 10) kann manchmal die untere Hälfte des Bügels 4d schmelzen, da dieser Teil sich sehr nah am Niveau m des geschmolzenen Metalls 1 befindet. Diese Er- scheinung hat jedoch keine schlimmen Folgen, da dann der Bogen die Form 4e annimmt und in elastischem Kontakt mit der Innenfläche der Kokille B bleibt, welche, wie oben erwähnt, den Bügel ausreichend abkühlt, um ein weiteres Schmelzen zu verhindern.
Fig. 9 und 10 zeigen eine andere Befestigungsart des Bügels 40 am Schwimmer F Nach dieser ist der Bügel an seinen beiden Enden U-förmig, wobei die Schenkel p, q und r sowie t, u und v etwa die Form einer Haarnadel haben, deren Schenkel leicht divergieren und elastisch in zwei Aushöhlungen rechteckigen Querschnittes 9 und 10 gezwängt sind, welche sich im Schwimmer? befinden. Die Schenkel q und r sowie u und v verformen dann elastisch in 11 und 12 eine der an sich leicht deformierbaren Wände der entsprechenden Aushöhlung des Schwimmers, was eine sichere Verankerung des Bügels im Schwimmer ermäglicht. Diese Verankerung ist so fest, dass man die Bögen auch als Handgriffe benutzen kann.
Die Schenkel q und r sowie u und v können zugespitz sein (13 und 14), so dass ein Zug an den Henkeln die Verankerung durch Hineindringen dieser Spitzen in die Masse des Schwimmers noch verstärkt.