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Vorrichtung zum Anbringen von Platten aus exothermisch reagierendem Material an Kokillenwänden
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anbringen von Platten aus exothermisch reagie- rendem Material im oberen Teil einander gegenüberliegender Seitenwände einer Kokille, welche etwa rechteckigen Querschnitt besitzt. Diese Arbeit war verhältnismässig umständlich.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, den angeführten Nachteil zu beseitigen und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein lagerichtiges Einbringen der Platten auch durch ungelernte Arbeitskräfte möglich macht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Vorrichtung aus einem starren, kastenförmigen Gestell mit einem Oberteil, mit zwei Stirnwänden und mit wenigstens eine Zwi- schenwand bildenden vertikalen Trennwänden, sowie mit mehreren an je einer Trenn-bzw.
Stirnwand be- festigten Unterteilen, die parallel zum Oberteil verlaufen und Querschlitze bilden, besteht, wobei über jedem Querschlitz im Oberteil ein Zapfen drehbar gelagert ist, der an seinem unteren Ende einen abnehm- baren Spreizstab trägt, und wobei jede Stirnwand zwei seitliche Vorsprünge besitzt, an deren jedem ein zum Halten der Platte dienender Zapfen angebracht ist.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform schematisch dargestellt. In dieser zeigt Fig. 1 schaubildlich eine konische Kokille, deren offenes oberes Ende zum Warmhalten des oberen Endes des Blockes eingerichtet ist. Fig. 2 zeigt schaubildlich eine Platte aus einem feuerfest unterlegten, exothermisch reagierenden Material, die an einer Kokille der in Fig. l dargestellten Art anzubringen ist. Fig. 3 zeigt einen Teil der Kokille der Fig. 1 in Draufsicht. Fig. 4 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1. Fig. 5 ist ein Schaubild der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Anbringung von Platten aus exothermisch reagierendem Material in der Mündung der Kokille.
Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5 und Fig. 7 zeigt im Schnitt die in der Mündung der Kokille eingebrachten Platten vor der Entfernung der Vorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Kokille 10, die auf einem Untersatz 11 steht. Sie hat einen rechteckigen oder länglich rechteckigen Querschnitt und weist zwei Längsseitenwände 14 und zwei Schmalseitenwände 15 auf. Die Innenwandungen der Kokille, die mit vertikalen Wellungen 16 ausgebildet sein können, verlaufen nach unten schräg auswärts. Die Kokillenwände sind ausserdem unten im allgemeinen dicker als oben.
In der oberen Mündung der Kokille sind bei den beiden. Längsseitenwänden 14 zwei Platten 18 aus exothermisch reagierendem Material angeordnet, die so auseinandergehalten werden, dass sie sich innen fest an die Seitenwände 14 anlegen. Es hat sich gezeigt, dass die schmalen Wände 15 der Kokille nicht mit Platten aus wärmeerzeugendem Material bedeckt zu werden brauchen.
Die wärmeerzeugende Platte ist vorzugsweise aus einer Grundschicht 19 aus einem feuerfesten Werkstoff und einer Schicht 20 aus einer verformbaren exothermisch reagierenden Substanz zusammengesetzt.
Das exothermisch reagierende Material besteht zweckmässig aus einem oxydierbaren Metall, wie Aluminium, und einem Oxydationsmittel, wie Eisen-oder Manganoxyd, in einer Menge, die wesentlich kleiner ist als die Menge, die zur stöchiometrischen Reaktion mit dem Aluminium bzw. zu deren vollständiger Oxydation erforderlich ist. Es enthält ferner ein Fluorid, das den Beginn der Reaktion bei Berührung mit dem schmelzflüssigen Metall und die Aufrechterhaltung der Reaktion bis zu ihrer vollständigen Durchführung fördert.
Die Herstellung der Platten kann z. B. in der Weise erfolgen, dass zunächst ein körniges feuerfestes
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Material, beispielsweise Sand, mit einem Bindemittel in eine Form eingebracht wird. Der Boden der
Form besitzt vorzugsweise dieselbe Gestalt wie die Kokillenwand, an welche die Platte angelegt werden soll. Wenn daher die Kokillenwände Wellungen aufweisen, ist die feuerfeste Schicht gemäss Fig. 2 aus- zubilden.
In das feuerfeste Material werden Bewehrungsrahmen aus Stahl eingesetzt, an welchen mehrere Haken oder Ösen 22 angebracht sind, die über den Rand der Platte vorstehen. Das feuerfeste Material wird wenig- stens teilweise gehärtet, worauf eine Schicht des oben beschriebenen exothermisch reagierenden Materials eingesetzt wird. Dann wird die ganze Platte bei einer Temperatur gebrannt, die unter derjenigen liegt, bei welcher sich das exothermisch reagierende Material entzündet, aber doch so hoch ist, dass das Binde- mittel abbindet. Man kann aber auch ein Kaltbindemittel, beispielsweise ein mit Co-Gas härtbares Silikatbindemittel, verwenden.
Die feuerfest unterlegten exothermischen Platten werden in die Kokille mit einer erfindungsgemäss ausgebildeten Vorrichtung eingeführt. Das Ausführungsbeispiel dieser Vorrichtung gemäss den Fig. 5 - 7 weist ein starres, kastenartiges, etwa rechteckiges Gestell 25 aus Stahl oder Holz auf, das aus einem Oberteil 26, zwei abwärtsgerichteten Stirnwänden 28,29 und einer oder mehreren Zwischenwänden 30 besteht.
Vom unteren Ende der Stirn- und Zwischenwände 28,29 bzw. 30 sind in einer zur Ebene des Ober- teiles 6 parallelen Ebene die Unterteile 31, 32 und 33 in solchen Abständen voneinander angeordnet, dass sie parallele Schlitze 34 bilden, deren-Zweck nachstehend beschrieben wird.
Jede der Stirnwände 28,29 ist in der Nähe des an den Oberteil 26 angrenzenden oberen Randes mit seitlichen Vorsprüngen 36 von der gleichen Stärke wie jene der Platte 26 versehen. Die wärmeerzeugen- den Platten 18 werden nun vertikal stehend derart am Gestell 25 angebracht, dass die Vorsprünge 36, die einen Absatz 38 bilden, auf dem oberen Rand der Platten 18 ruhen (Fig. 6).
Um die Platten 18 fest mit dem Gestell 25 zu verbinden, ist an jeder Ecke des Gestelles ein Zapfen
39 angebracht, der beim äusseren Ende der Vorsprünge 36 nach unten ragt. Die Zapfen 39 sind vorzugs- weise Schenkel U-förmiger Bügel 40, deren anderer Schenkel verschiebbar in Bohrungen 42 der Seiten- wände 28,29 gelagert ist. Die Zapfen 39 können daher vertikal bewegt werden und bilden Halteorgane für die Platten 18.
Zum Einsetzen in die Mündung der Kokille werden Platten, beispielsweise von der in Fig. 2 gezeigten Art,- so aufgestellt, dass ihre gewellten Teile aussen liegen und die wärmeerzeugenden Schichten ein- einander zugekehrt sind. Durch die Ösen 22 werden Stahlstäbe 44 eingefädelt, die etwas länger sind als die Kokille breit ist. Danach wird das Gestell, beispielsweise von der in Fig. 5 gezeigten Art, zwischen den Stäben herabgesenkt und zwischen den Platten eingesetzt. Die Platten werden so eingestellt, dass sie zwischen den Zapfen 39 und den Rändern der Seitenwände 28 bzw. 29 des Gestelles gehalten werden. Zum Anheben des Gestelles können Haken 45 vorgesehen sein.
Das Gestell 25 wird dann mit den Platten 10 von einem Kran angehoben, der an den Enden der Stäbe 44 angreift, und wird gemäss Fig. 6 in die Kokille 10 eingesetzt. Hiebei stossen die Zapfen 39 gegen den Rand der Kokille, wodurch sie im Gestell aufwärtsgeschoben werden, so dass die Platten sich satt gegen die Kokillenwände legen können (Fig. 7).
Damit die Platten fest gegen die Kokillenwände gedrückt werden, so dass keine Schmelze zwischen Platten und Formwand gelangen kann, werden zwei Stahlstäbe 46 fest zwischen die einander gegenüberliegenden Platten eingeklemmt (Fig. 4). Zu diesem Zweck ist das Gestell 25 mit zwei drehbaren Zapfen 48 versehen, die im Oberteil 26 gelagert sind und knapp unterhalb der von dem Unterteil 32 begrenzten Schlitze 34 enden. Das untere Ende 49 jedes Zapfens ist mit einem Längsschlitz versehen, um die Stäbe 46 aufzunehmen, deren Enden sich auf den Bodenteilen abstützen können (Fig. 5). Am oberen Ende der Zapfen 48 sind z. B. Schlitze 50'zur Anbringung einer Kurbel 51 vorgesehen. Es kann aber auch für den Angriff eines Schlüssels od. dgl. vierkantig ausgebildet sein.
Durch Drehender Zapfen 48 wird der Stab 46, der etwas länger ist als der Abstand zwischen den Platten, zwischen die wärmeerzeugenden Schichten eingezwängt (Fig. 4).
Um dies zu erleichtern, sind die Stäbe 46 vorzugsweise flach S-förmig ausgebildet oder mit leicht gekrümmten oder abgerundeten Enden versehen. Die in Fig. 3 gezeigten Stäbe 46 sind S-förmig und können durch Drehung im Gegensinn des Uhrzeigers in die richtige Stellung gebracht werden.
Weil die Stäbe 46 schmelzen oder auf andere Weise in den Stahl des Ingots gelangen, werden sie vorzugsweise aus einem Flussstahl hergestellt, der den zu giessenden beruhigten Stahl nicht beeinträch - tigt.
Wenn alle Stäbe 46 sich in der Betriebsstellung befinden, liegen sie in der Querrichtung der Kokille
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direkt über den Schlitzen 34 im Gestell. Letzteres kann jetzt entfernt werden, ohne dass die eingeklemm- ten Stäbe 46 aus ihrer Lage gebracht werden müssen.
Damitdie Auftriebskraft des Metalles die Platten 18 nicht anhebt, werden an jeder Plattenecke zwi- schen der Platte und der Wand der Kokille Holzkeile 50 eingetrieben (Fig. 1). Eine weitere Abstützung der Platten erfolgt durch zusätzliche Querstäbe 52, welche ebenfalls durch die Ösen 22 geschoben werden und auf dem Rand der Kokille ruhen.
Das Giessen des schmelzflüssigen Metalles in die Kokille soll verlangsamt werden, sobald der untere Rand der Platten erreicht wird, braucht aber nicht unterbrochen zu werden. Nach dem Füllen des zum
Warmhalten eingerichteten Oberteiles der Kokille wird das obere Ende des Blockes in üblicher Weise mit einem körnigen isolierenden oder wärmeerzeugenden Material, beispielsweise mit einer Thermitsubstanz bedeckt. Diese Substanz verhindert oder vermindert die Wärmeverluste am oberen Ende der Kokille. Man kann auch so viel wärmeerzeugendes Material hinzufügen, dass das obere Ende des Blockes schmelzflüssig gehalten wird.
Wenn die Schmelze die Platten erreicht, entzündet sie das exothermisch reagierende Material, das nach Beendigung des Giessvorganges weiterbrennt und dem oberen Ende der Kokille eine beträchtliche Wärmemenge zuführt. Während des Erstarrens des Metalles in der Kokille dient der heissere obere Teil als Giesskopf und füllt die sich eventuell bildenden Lunker.
Um am Block zwischen dem Hauptteil und dem warmgehaltenen Kopf einen nach unten abgeschrägten Absatz auszubilden, was für bestimmte Walz- und Schmiedeverfahren erwünscht ist, ist der untere Rand 55 jeder Platte nach aussen zu abgeschrägt.