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Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrteiliges Gefäss zur Aufnahme und Flüssighaltung einer Metall- oder Metallegierungsschmelze, die aus Bauteilen zusammengesetzt ist, von denen zumindest die meisten aus feuerfestem Material bestehen, wobei zwischen benachbarten Stossflächen der Bauteile eine den Schmelzenaufnahmeraum abdichtende Dichtungsmasse angeordnet ist, und die Bauteile mittels Spanngliedern, z. B. einer an Flanschen der Bauteile angreifenden Verschraubung, gegeneinander lösbar verspannt sind.
Solche Gefässe finden für den Verguss, insbesondere in Giessvorlagen, von Metallen oder Metallegierungen aller Art, insbesondere für den Formguss von Eisen sowie anderen Metallen bzw. Metallegierungen im steigenden Guss häufig Verwendung.
Beim Schmelzofenbau ist es bekannt, grössere gemauerte oder gestampfte Bauteile vorzufertigen und diese Bauteile nach der Trocknung mit feuerfestem Mörtel zusammenzusetzen. Hiebei gehen auch diese Bauteile eine so starke Verbindung miteinander ein, dass später einzelne Bauteile, wenn überhaupt, nur mehr sehr schwierig auszuwechseln sind, da beim Trennen der Mörtelfuge an den benachbarten Bauteilen grosser Schaden auftritt.
Zumeist muss daher in einem solchen Fall das ganze Gefäss neu angefertigt werden, insbesondere dann, wenn ein schwer zugänglicher Bauteil ausgetauscht werden soll.
Für Gefässe, in denen die Schmelze rasch erstarren soll, ist es bekannt geworden, Dichtungen aus Graphitasbest zwischen einer gekühlten Grundplatte und der Kokillenwand zu verwenden. Diese Dichtungen kommen mit der flüssigen Schmelze nicht in Berührung, da der einströmende Stahl sofort an der Grundplatte erstarrt und eine den Graphitasbestdichtungen vorgelagerte Stahldichtung bildet. Auf diese Weise wird vermieden, dass die Graphitasbestdichtung hohen Wärmebeanspruchungen ausgesetzt ist. Solche Graphitasbestdichtungen lassen sich aber bei aus feuerfestem Material bestehenden Gefässteilen nicht verwenden, da die Oberflächen derartiger Bauteile nicht eben sind und daher die Gefahr einer Zerbröselung der Graphitasbestdichtung besteht. Der Staub wirkt dann wie eine plastische Masse, die beim Neuzustellen der Kokille mit Pressluft leicht weggeblasen werden kann.
Ferner kann solcher Staub durch flüssige Schmelze ausgespült werden, so dass bald eine Undichtheit auftritt.
Es ist auch bereits bekannt geworden, konstruktiv bedingte Fugen in der Aussenwand eines Ofens mit Asbestschnüren gegen Zutritt von Falschluft bzw. gegen Abstrahlung abzudichten, indem die Asbestschnüre in die Fugen gestopft werden. Auch derartige Abdichtungen sind nicht im Bereich einer flüssigen Schmelze verwendbar, da sie nicht unter Druck gesetzt werden können und die im Gefäss befindliche und dort flüssig gehaltende Schmelze ja einen ferrostatischen Druck ausübt.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die geschilderten Schwierigkeiten bei einem Gefäss der eingangs geschilderten Art zu vermeiden. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die Dichtungsmasse an der mit der Schmelze in Berührung stehenden Innenseite des Gefässes aus Mineralwolle, vorzugsweise Kaolinwolle besteht.
Dadurch ist es möglich, rasch und in einfacher Weise aus einzelnen vorgefertigten Bauteilen aus feuerfestem Material dichte Gefässe der eingangs geschilderten Art herzustellen, bei denen anfällige Bauteile leicht ausgetauscht werden können, auch dann, wenn sie schwer zugänglich sind, da das Austauschverfahren auch im heissen Zustand nach Ablassen der Schmelze in einfacher Weise durchführbar ist. Es kann nämlich die gesamte zur Auswechslung eines Bauteiles nötige Arbeit im wesentlichen von aussen durchgeführt werden, ohne dass man zu lange und zu nahe an noch heissen Ausmauerungsteilen arbeiten muss, wie dies beim Trennen von Mörtelverbindungen od. dgl. im Inneren des Gefässes nötig ist.
Es braucht bei den in erfindungsgemässer Weise ausgebildeten Gefässen lediglich die Verspannung gelöst und der beschädigte Bauteil gegen einen neuen Bauteil ausgewechselt werden, wobei die Mineralwolledichtungsmassen wieder an ihre alte Stelle zu bringen sind. Nach neuerlichen Anziehen der Verspannung ist das Gefäss wieder betriebsbereit. Diese Auswechselarbeit lässt sich sehr schnell durchführen, auch bei noch warmem Gefäss, da die Berührung der heissen Gefässteile auf sehr kurze Zeitspannen beschränkt ist. Durch den Entfall der Notwendigkeit, das Giessgefäss od. dgl. auskühlen lassen zu
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Die Mineralwolle, insbesondere Kaolinwolle, passt sich den Unebenheiten der feuerfesten Bauteile besonders gut an und neigt infolge ihrer faserigen verfilzten Struktur nicht zur Zerbröselung. Da Mineralwolle hochschmelzend ist, widersteht sie gut den Schmelzentemperaturen, auch wenn die Schmelzentemperaturen verhältnismässig hoch sind. Ferner hat Mineralwolle ein gutes Wärmeisoliervermögen, so dass Temperaturverluste der Schmelze über die Abdichtungsstellen der Bauteile vermieden sind und dadurch die Flüssighaltung der Schmelze im Gefäss erleichtert wird. Das unerwünschte Einfrieren der Schmelze ist daher verhinderbar. Es ist daher ein in erfindungsgemässer Weise ausgebildetes Gefäss mit besonderem Vorteil für Giessanlagen, insbesondere zum Formguss von Eisen, Metallen sowie Metallegierungen im steigenden Guss anwendbar.
Solche Anlagen weisen in bekannter Weise einen Vorratsbehälter für die zu vergiessende Schmelze auf, aus welchem diese unter dem Einfluss ihres Eigengewichtes durch eine verschliessbare Durchflussöffnung, z. B. ein Stopfventil, in einen Ausgleichsbehälter strömt, der über eine nach aufwärts gerichtete Giessdüse zur Gussform führt. Bei solchen Gefässen ist nämlich zwischen aufeinanderfolgenden Güssen die Schmelze stets flüssig in der Giessdüse sowie im Ausgleichsbehälter gehalten, wobei Temperaturverluste möglichst zu vermeiden sind, um kontrollierte Giessbedingungen aufrecht zu erhalten.
Ferner ist bei solchen Anlagen ein gelegentlicher Austausch des die
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Durchflussöffnung aufweisenden Bauteiles nicht zu vermeiden, wobei dieser Bauteil verhältnismässig schwer zugänglich und darüber hinaus dauernd von Schmelze umspült ist. Die leichte Lösbarkeit und Trennbarkeit der das Giessgefäss aufbauenden Bauteile ist daher in einem solchen Falle von besonderer Wichtigkeit. Die erfindungsgemässe Ausbildung des Gefässes ermöglicht es nun, den Badspiegel im Giessgefäss abzusenken und nach
Lösen der Verspannungen sowie Abnahme des Kopfteiles des Gefässes den die Durchflussöffnung bildenden
Bauteil auszuwechseln. Da dies infolge der kurzen Arbeitszeit mit geringen Wärmeverlusten verbunden ist, ist auch das Anfahren der Anlage nach Beendigung der Reparaturarbeit erleichtert.
Gegebenenfalls kann die Auswechslung schadhafter Bauteile so rasch erfolgen, dass eine separate Giessanlage ersparbar ist.
Selbstverständlich ist Bedacht darauf zu nehmen, dass die im Sinne der Erfindung zur Verwendung gelangenden Materialien weder mit der Schmelze im Sinne einer Beeinträchtigung derselben reagieren, noch bei den in Frage kommenden Schmelzentemperaturen selbst schmelzen bzw. an den Bauteilen anhaften.
Insbesondere Kaolinwolle erfüllt diese Bedingungen bei sämtlichen gängigen Schmelzen völlig. Kaolinwolle wird aus elektrischen Lichtbogen verschmolzener Tonerde bzw. Kaolin durch Einblasen von Wasserdampfstrahlen gewonnen, wobei Fasern entstehen, die im Durchschnitt etwa 20 cm lang sind. Diese Fasern werden ausgekämmt, in Lagen gelegt und verdichtet, wodurch ein Material entsteht, das seine Elastizität bis etwa
12000C beibehält, ohne zu verglasen.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist die Mineralwolle in Form von Matten oder flachen Streifen zwischen die Stossflächen der Bauteile eingelegt. Dadurch ergibt sich eine maximale Abdichtungswirkung, wobei es ohne Schwierigkeiten möglich ist, die Stossflächen der einander benachbarten, gegeneinander abzudichtenden Bauteile zur Gänze zu bedecken. Zweckmässig weisen hiebei die einander benachbarten Stossflächen der Bauteile zueinander parallele Profile auf und haben die Mineralwollematten bzw. -Streifen überall die gleiche Dicke. Von Vorteil ist hiebei, dass die flächigen Matten bzw. Streifen aus Kaolinwolle, insbesondere in Richtung senkrecht zur Stossflächenerstreckung, auch bei hohen Temperaturen der Schmelze nachgiebig sind, so dass Unebenheiten der Stossflächen ausgeglichen werden.
Weitere besondere Vorteile ergeben sich im Rahmen der Erfindung dann, wenn der eine der Bauteile eine Ausgussdüse für die Schmelze und der mit ihm zusammenwirkende andere Bauteil ein gelochter Wandstein des Gefässes ist. Die Ausgussdüse ist bei Giessgefässen besonders anfällig für Verschleiss und Beschädigungen, so dass eine besonders schnelle Auswechselbarkeit der Ausgussdüse wünschenswert ist.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellter Giessgefässe schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Behälter in perspektivischer Darstellung im zusammengebauten Zustand, wogegen Fig. 2, gleichfalls in perspektivischer Darstellung, ein Giessgefäss in auseinandergezogenem Zustand der Einzelteile zeigt. Fig. 3 zeigt in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine Ausführungsvariante zu Fig. 2. Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt durch eine Befestigung einer Düse an der Auskleidung eines Giessgefässes. Fig. 5 ist eine Draufsicht zu Fig. 4.
Bei der Ausführungsform nach Fig. l steht auf einem Fundament--l--ein aus acht würfelförmigen Elementen--2, 2a--bestehendes Gefäss--3--zur Aufnahme einer Schmelze. Das Gefäss--3--weist einen kugelförmigen Hohlraum--4--für die Schmelze sowie eine Zufuhröffnung --5-- auf. Die in üblicher Weise durch Stampfen oder Mauern in einem Metallkasten hergestellten Elemente--2, 2a--werden bei der Herstellung des Gefässes--3--in geringem Abstand voneinander entsprechend der gewünschten Form auf das Fundament--l--gestellt, und es werden zwischen die vertikalen Stossflächen--6--der Elemente --2, 2a--Matten--7--aus hochschmelzenden, gegebenenfalls miteinander verfilzten Kaolinwollefasern eingelegt,
die eine feuerfeste wärmeisolierende Dichtung zwischen den einzelnen Elementen--2, 2a-sicherstellen. Anschliessend werden an ihren Enden winkelig abgebogene Träger--8--mit U-Profil um die Elemente--2--gelegt und mit Spanngliedern in Form von Schrauben--9--verspannt. Um eine gleichmässige Verteilung der Kräfte, die durch die Erhitzung des Behälters bei Einbringen der Schmelze infolge der Wärmespannungen auftreten, zu erzielen, ist zumindest bei einer Schraube--9--eine Feder--10-vorgesehen, die eine gewisse Nachgiebigkeit der Verspannung bewirkt. In gleicher Weise wie die Elemente --2-- werden auch die Elemente--2a--auf einem Montageplatz mit Trägern--11--und Schrauben --12-- verspannt.
Auch hier wird zumindest eine Feder--13--in die Verspannung eingeschaltet.
Vor Aufsetzen der zusammengespannten Elementen--2a--auf die Elemente--2--werden Matten --14-- aus Kaolinwolle auf die oberen horizontalen Stossflächen--15--der Elemente--2--aufgelegt und anschliessend die verspannten Elemente--2a--mit ihren Stossflächen--16--aufgesetzt.
Am Fundament --1-- sind Steher --17-- mit U-Profil mittels Bolzen --18-- und Muttern --19-- befestigt. An ihren oberen Enden weisen die Steher--17--eine Halterung--20--für Bolzen --21-- auf. Diese Bolzen --21-- durchdringen Querstücke --22--, welche auf Niederhaltestücke-23-- wirken. Die Niederhaltestücke--23--übergreifen jeweils zwei der formkastenartigen Elemente--2a--und sorgen für eine gleichmässige Druckverteilung.
Die Querstücke--22--werden über Federn--24--von auf die Bolzen --21-- aufgeschraubten Muttern --25-- niedergedrückt, Die Spannkraft wird hiebei je nach dem Material der Ausmauerung bzw. der feuerfesten Stampfmasse der Elemente--2, 2a--und der Grösse des Gefässes--3--sowie entsprechend dem gewählten feuerfesten wärmeisolierenden Dichtungsmaterial der eingelegten Matten--7, 14--gewählt.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 handelt es sich um die Anwendung der Erfindung auf eine Giessvorlage. Auf einem Fundament --30-- ist ein Unterteil--31--mittels Bolzen--32--und Schrauben --33-- befestigt, wobei die Bolzen--32--am Unterteil--31--befestigte Flanschen durchsetzen. Der Unterteil --31-- besteht aus einem aus Profilstücken und Stahlblech hergestellten Rahmen--34--, in den eine gestampfte feuerfeste Auskleidung--35--in bekannter Weise eingebracht wird. In der Auskleidung --35-- und im Rahmen --34-- sind kreisrunde Öffnungen zur Aufnahme und Halterung eines rohrförmigen Körpers --37-- vorgesehen, der den Ausgleichsraum für die Giessvorlage bildet. Dieser rohrförmige Körper --37-- besteht beim Vergiessen hochschmelzender Materialien aus feuerfestem Werkstoff, z. B.
Tonerdegraphit, Magnesit oder Sinterstoff, beim Vergiessen niedrigschmelzender Materialien aus Gusseisen oder Stahl. Der vom rohrförmigen Körper --37-- gebildete Ausgleichsraum bewirkt eine Beruhigung der Strömung des zu vergiessenden Materials. Vor Einsetzen des rohrförmigen Körpers --37-- in die Öffnung --36-- werden zur Abdichtung Streifen--38--aus verfilzten Kaolinwollefasern zur Dichtung eingelegt.
Der rohrförmige Körper --37--, der an seinen beiden Enden mit feuerfesten Verschlüssen --39-- versehen ist, wird auf die Dichtungsstreifen--38--aufgelegt und hierauf eine in Art einer Zylinderkopfdichtung ausgeschnittene Matte --40-- aus Kaolinwolle auf den Körper --37-- aufgelegt, wobei diese Matte--40--im Bereiche der Auskleidung--41--des Oberteiles--42--und der Oberfläche der Ausmauerung--35--, die in ihren Konturen etwa der unteren Stossfläche der Aussmauerung --41-- des Oberteiles --42-- entspricht, liegt.
Der Oberteil --42-- wird hierauf aufgesetzt und mit Schrauben--43--, die am Winkeleisen --44-- angreifen, mit entsprechenden Winkeleisen--45--des Unterteiles--31--verspannt.
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--47-- bedingen.Profilstücken und Stahlblech zusammengeschweisster Rahmen --48-- hält die Ausmauerung des Kopfteiles --46--.
Weiters ist eine Rinne--49--für die Koppelung der Vorlage mit dem Ofen vorgesehen, die ebenfalls starker Abnutzung ausgesetzt ist. Der Rahmen --48-- des Kopf teiles weist Winkeleisen--50--auf, die mit
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Rahmens--52--des Oberteiles--42--zusammenwirken.Bolzen--54--aufgeschraubt werden, verspannt.
Wie ersichtlich, kann der rohrförmige Körper--37--, der zwei besonders verschleissanfälligen Bauteile, nämlich eine Giessdüse--59--und eine Stuerdse --60-- aufweist, nach teilweisem Ablassen oder Ausschöpfen der Giessvorlage rasch ausgetauscht werden, wobei in vorteilhafter Weise ein Teil der Schmelze im Unterteil der Vorlage verbleiben kann. Dadurch werden die Abkühlungsverluste vermindert.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist eine Giessvorlage aus einzelnen formkastenartigen Elementen --60, 61,62, 63--zusammengesetzt, die in üblicher Weise hergestellte feuerfeste Auskleidung--64--
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Fundament--73--mittels Schrauben--74--befestigt.Unterteiles--60--mit Schrauben--75--verspannt ist. Zwischen die von der Stampfmasse--64- gebildeten Stossflächen werden Streifen aus Kaolinwolle --76-- von der Verspannung eingelegt.
Das Element --63-- ist als Giessdüsenträger ausgebildet und mit seinem Flansch --69-- mittels
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60--Streifen--78-aus Kaolinwolle.--72, 66--und mittels Schrauben--82--befestigt. Der Düsenkörper --61-- weist eine in der Stampfmasse --64-- angeordnete Düse --83-- auf, die von einem Stopfen--84--verschlossen werden kann. Diese Düse --83-- ist auf Grund der thermischen und mechanischen Beanspruchungen dem grössten Verschleiss ausgesetzt und es ist in der Praxis kaum möglich, die gesamte Ausmauerung und die Düse so aufeinander abzustimmen, dass sie gleichzeitig ersetzt werden müssen. Zumeist ist daher die Ausmauerung noch brauchbar, wogegen die Düse --81-- ersetzt werden muss.
Dies ist bei der in Fig. 3 dargestellten Konstruktion durch Abnehmen des Kopfteiles--62--bzw. des Teiles --61-- nach Lösen der Schraubenverbindungen --82, 79, 75-- nach Entleerung des Giessgefässes in einfacher Weise möglich, da dann der Stopfendüsenkörper --61-- zwecks Auswechselung leicht zugänglich ist. Der einzige Arbeitsgang, der unter Einwirkung einer Hitzestrahlung auf das Personal durchgeführt werden muss, ist das Einlegen der Matten oder Streifen aus
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