Verfahren zur Herstellung von Strangguss und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Strang guss sowie auf eine Vorrichtung zur Durch- führungdes Verfahrens.
Das Verfahren gemäss der Erfindung be steht darin, dass die in die Form eingeführte Schmelze unterhalb des Spiegels des flüssigen Giesskopfes von ihrer Einströmrichtung ab gelenkt wird.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist unter halb der Mündung der Zuleitung zum Zu führen der Schmelze in die Gussform eine Ablenk- und Auffangvorrichtung angeord net, um den Strahl der einströmenden Stoffe aus der Eintrittsriehtung abzulenken.
Auf beiliegender Zeichnung sind ver- schiedene der erfin dungsgemässen Vorrichtung im senkrechten Schnitt und teilweise im Grundriss dar gestellt. Gemäss Fig. 1 und 2 besitzt die Zuleitung 6 für das Schmelzgut in den flüssigen Giess kopf am untern Ende ein Ringrohr 8, welches für den Austritt der Schmelze mit Löchern 9 versehen ist.
Je nach der Anordnung dieser Löcher, welche beispielsweise auf der obern Seite des Ringes an dessen Peripherie ange ordnet sein können, wird die Schmelze in die verschiedenen Partien des flüssigen Giess kopfes verteilt und somit von der ursprüng- lichenEintrittsrichtung in der Leitung 6 ab gelenkt.
In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungs beispiel dargestellt, wobei eine Kokille 1 von einem Kühlmantel 2 mit einem dazwischen zirkulierenden Kühlmittel 3 umgeben ist. 4 ist der erstarrte Gussstrang und 5 der darüber lagernde flüssige Giesskopf.
Mit 6 und ? sind Zuleitungen für die Schmelze be- zeichnet, wobei dieselben beispielsweise zur Zuführung verschiedener flüssiger Medballe für eine Legierung dienen. Es kann auch z. B. die Leitung 6 zum Zuführen der Schmelze und die Leitung 7 für die Zufuhr von gasförmigen oder festen Zuschlägen vorgesehen sein. Wo die Zuschläge wegfallen, genügt eine einzige Zuleitung 6.
Zum Ab lenken der ursprünglichen Einströmrichtung der Schmelze dient im vorliegenden Fall ein im flüssigen Giesskopf 5 angeordneter Becher 10, in welchen die Zuleitungen 6 und 7 münden. Mit dem Becher 10 als Auffang vorrichtung für die zugeführten Materialien wird verhindert, dass zufolge eines zu grossen Einströmdruckes durch den nach unten ge richteten Strahl im flüssigen Giesskopf Auf- wirbelungen erzeugt werden, die den Er starrungsvorgang stören können; damit wird die Bildung tiefer flüssiger Lunker ver mieden.
Die in den Becher 10 einströmende Schmelze aus der Leitung 6 und die aus der Leitung 7 austretenden Zuschläge werden in demselben durcheinander gemischt und fliessen allseitig über dessen Oberkante in ruhigem Strom in gleichmässiger Verteilung in den Giesskopf über, wobei die Überström- kante des Bechers unter dem flüssigen Giess kopfspiegel liegt. Mit dem ruhigen Über fliessen wird, auch jede Blasenbildung ver mieden, welche sonst durch Wirbeluugen ent stehen würde. Damit wird auch ein rasches Erstarren der Schmelze gewährleistet.
Mit dieser Becheranordnung wird auch der Zu tritt von Luft durch Injektionswirkung ver hütet. Ferner dient diese Anordnung aber auch dazu, um bei gasförmigen Zuschlägen, welche beispielsweise Reaktionsmittel sein können, eine feine Zerteilung derselben in der Schmelze zu erhalten.
Fig. 4 zeigt einen Becher 10, welcher eine Trennwand 14 zwischen den Einström- organen 6 und 7 aufweist, so dass jede Zu leitung mit einer Auffangvorrichtung ver sehen ist. Zweckmässigerweise wird das Schmelzgut gegen eine Ablenkvorrichtung geleitet; geoförmige Zuschläge aber lässt man frei in den Giesskopf ausströmen, indem ihre Zufuhrleitung keine Auffangvorrichtung er hält. Fig. 5 zeigt als weiteres Beispiel eine Anordnung mit zwei Zuleitungen 7, wovon die eine zur Zufuhr eines flüssigen Metalles und die andere für ein gasförmiges Reaktions mittel dienen kann.
Die Ablenkvorrichtung besteht aus einem trichterförmigen Einsatz 11, welcher unter dem Niveau des flüssigen Giesskopfes angeordnet ist und auf dessen obere konvexe Seite die Zuströmmedien ge leitet werden. Um ein Mitreissen von Luft in den Guss zu verhindern, ist ein Luftabschluss durch eine in eine Flüssigkeit 12 ein- tauehende Glocke 13 vorgesehen.
Die vorgeschriebenen Vorrichtungen eignen sich insbesondere dazu. um Legierungen von Metallen herzustellen, die in bezog auf ihre Schmelzpunkte grosse Unterschiede aufwei sen, weil dabei, erst die verflüssigten Metalle miteinander gemischt werden. Dadurch, dass sie erst im Becher bezw. trichterförmigen Verteiler vereinigt werden, können sie bis zu diesem Zeitpunkt auf ihrer tatsächlichen Schmelztemperatur bleiben.
Die Zuflussgeschwindigkeit der Schmelze muss natürlich in einem bestimmten Verhält nis zur Erstarrungsgeschwindigkeit stehen. Durch Kühlung kann die Erstarrungs- gesehwindigkeit: und damit auch die mögliche Zuflussmenge gesteigert werden. Die Erstar rung soll aber möglichst gleichmässig über den ganzen Querschnitt der Form erfolgen. Bei den bisher angegebenen Beispielen wird nur die Formwandung gekühlt; an dieser findet also eine besonders starke Wärme abführung statt.
Da. die höchste Temperatur aber wohl stets in der Mitte des Gussquer- schnittes anzutreffen ist, wird sich auch stets eine in gewissem Mass ungleichmässige Er starrung ergeben, durch die auch die Struktur des fertigen Gussst iekes beeinflusst wird. Die Erstarrungszone bildet gewissermassen in der Mitte einen Sack, was die Lunkenbildung fördert.
Um dies zu vermeiden, wird man eine Vorrichtung zum Kühlen des Schmelzgutes im Innern des flüssigen Kopfes anordnen resp. Mittel vorsehen. mit denen sich die Temperaturen üebr den gesamten Querschnitt der Form beherrschen lassen, z. B. mittels quer durch den Giesskopf gefürter Kühlrohre. Damit lässt sich auch die Erstarrung über den ganzen Querschnitt in gewünschter Weise ausgleichen. In diese durch Kühlrohre gebil deten Kühlsysteme für den mittleren Teil des flüssigen Kopfes kann auch die becher förmige oder eine sonstige Auffangvorrich tung einbezogen sein.
In Fig. 6 ist eine beispielsweise Anord nung dargestellt, welche zur Kühlung der innern Partie des flüssigen Giesskopfes dient. Dabei ist die allgemeine Anordnung dieselbe, wie die in Fig. 3 dargestellte und beschrie bene. Dagegen besitzt der Becher 10 eine doppelte Wand 16, zwischen welcher und der Becherwand 10 eine Kühlflüssigkeit 17 durch die Leitungen 18 und 19 zirkulierend zu- und albgeführt wird. Wie in diesem Fall dar gestellt wird, kann zweckmässigerweise der Becher 10 mittels eines Trabwerkes 20 mit der Zuleitung 6 für das Schmelzgut verbun den sein.
Mit diesem gekühlten Becher wird nun der Giesskopf nicht nur an der Wandung der Kokille 1, sondern auch im Innern seines Körpers gekühlt, so dass eine gleichmässige Herabsetzung der Temperatur des Schmelz gutes und dabei eine gleichmässige Erstarrung auf dem ganzen Querschnitt des Stranges herbeigeführt werden kann, wodurch sich eine annähernd ebene Erstarrungszone er gibt. Mit der geeigneten Auswahl des Kühl mittels 17 und dessen mengenmässigen Steue rung kann der Enstarrungsvorgang genau be herrscht werden.
Mit dieser vorbeschriebenen Einrichtung wird aber auch gleichzeitig die Schmelze im Innern des Bechers gekühlt, was indessen nicht immer erwünscht ist. Um eine zu starke Abkaltung des Schmelzgutes im Becher 10 zu vermeiden, kann derselbe, wie in Fig. 7 ge zeigt, statt wie vorbeschrieben mit einem, mit zwei sich konzentrisch umgebenden Räumen 17 und 21 ausgerüstet sein, wobei dieselben durch mittlere Scheidewände 22 voneinander getrennt sind. Dabei erhält der Raum 17 wiederum. Zu- urd Ableitungen 18 und 19 für ein Kühlmittel und der Raum 21 ebensolche Zu- und Ableitungen 23 und 24 für ein Heizmittel.
Letzteres kann wiederum derart gesteuert werden, dass die für das Schmelzgut günstigste Temperatur einugehal- ten wird. Um die Wärmeübertragung mög lichst günstig zu beeinflussen, wird man vor teilhafterweise die Becherwand 10 und den äussersten Mantel 16 aus gut wärmeleitendem Material und die Zwischenwand 22 aus einem schlechten Wärmeleiter konstruieren.
Es ist ferner zweckmässig, dass man der äussern, rund umlaufenden Wand 16 einen konischen Anzug nach unten gibt, um damit ein Herausheben dieser Einrichtung nach Been digung des Gusses aus der erstarrenden Schmelze zu erleichtern.
Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei Varianten des in Fig. 6 dargestellten Beispiels, wobei gemäss Fig. 8 nur in der senkrechten Becher wand und gemäss Fig. 9 nur im Boden des Bechers ein Raum 17 zur Aufnahme des durch die Leitungen 18 und 19 zu- und ab geführten Kühlmittel vorhanden ist.
Fig. 10 zeigt eine Auffang- und Ablenk vorrichtung, bestehend aus einer unter der Austrittsöffnung der Zuleitung 6 für das Schmelzgut horizontal angeordneten Platte 25, unter welcher mittels eines Doppelbodens 26 wiederum ein Kühlraum 17 vorgesehen ist. Derselbe wird wiederum durch die Lei tungen 18 und 19 gespeist resp. das aus demselben entzogen. Vorteilhafter weise wird man die Platte 25 aus einem schlechten und den Doppelboden 26 aus einem guten Wärmeleiter herstellen.
Auch hier besteht ebenfalls wieder die Möglichkeit, wie im Beispiel .gemäss Fig. 7 und 8 darge- stellt, einen ob@ern Heizraum und einen: untern Kühlraum vorzusehen.
Die Ausführungsform gemäss Fi;g. 11 zeigt als Auffangvoriri ohtung wiederum wie Fig. 6 ,einen doppelwandigen Becher mit den Zu- und Ableitungen 18 und 19 für das Kühlmittel. Im Innern des Bechers ist jedoch:
noch ein Einbau vorgesehen, welcher aus ge- krümmte Kanäle 27 bildenden wellenfö,rmi- g en Wänden 28 und Leitblechen 29 besteht. Dabei führt die Zuleitung 6 das Schmelzgut in der Mitte zwischen zwei Wände 28 hinein; dieses verteilt sich von da radial nasch aussen, letzteren und den Leitblechen 29 entlang fliessend, bis an den Becher 10, um durch die Öffnung 30 in den Giesskopf abzufliessen.
Der oberhalb der Wände 28 befindliche Raum 31 ist oben abgeschlossen und kann wiederum durch Zu- und Ableitungen 32 und 33 wahl weise mit einem Heiz- oder mit einem Kühl mittelgespeist werden, wodurch eine weitere Beherrschung der Schmelztemperatur ermög licht wird.
In Fig. 12 ist eine Variante des voube- schriebenen Beispiels dargestellt, in welcher der in den Becher 10 eingetretene Schmelz strom statt radial nach auswärts, in senkrech ter Richtung die Wände 28 und die Leit- bleche 29 umfliessend oben am Becher in den Giesskopf abfliesst. In diesem Fall wird der Kühlmantel durch den Raum 31 zwischen der Becherwand 10 und den wellenförmigen Wänden 28 gebildet.
Um eine gleichmässige Verteilung des aus der Leitung 6 ausströmenden Schmelzgutes auf der Auffangvorrichtung, sei dieselbe ein Becher 10 oder eine Platte 25, zu gewähr leisten, kann unter der Mündung der Leitung 6 ein Verteiler angeordnet werden. Gemäss Fig. 13 besteht derselbe aus einem Kegel 32 und gemäss Fig. 14 aus einer eiförmigen Spitze 33. Dieselbe kann, wie zeichnerisch dargestellt, auch mit dem Kühlraum 17 in Verbindung gebracht werden.
In gewissen Fällen ist es nicht zweck mässig, dass der Inhalt des Bechers 10 sich gleichmässig nach allen Seiten über dessen Rand ergiesst. Zu diesem Zwecke können, wie in Fig. 15 gezeigt ist, für den Abfluss des Schmelzgutes in den Giesskopf Rinnen 34 und 35 vorgesehen werden, wobei dieselben ver schiedene Neigungen erhalten können, um einen mengenmässig ungleichen Abfluss zu bewirken.
Statt den Rinnen, um die Abflussmenge ungleich zu gestalten, verschiedene Neigun gen zu geben, können auch deren Abschluss stellen im Becher auf verschiedener Höhe an geordnet sein, wie dies Fig. 16 zeichnerisch erläutert. Die Anzahl der Rinnen ist beliebig. Sie können entweder gleichmässig und radial zum Becher auf dessen Umfang angeordnet sein, oder wie in Fig. 17 angedeutet, eine ungleichmässige, teils radiale und teils tan gentiale Anordnung aufweisen.
Um gegenüber der Wirkung mit den vor beschriebenen Ablenk- und Auffangvorrich tungen, Becher oder Platte, eine intensivere Bewegung im Schmelzgut, beispielsweise Wirbelbildungen und Schleudereffekte zu erhalten, sind folgende Anordnungen vor teilhaft.
Die in Füg. 18 in senkrechtem Schnitt und in Fig. 19 im Grundriss dargestellte Vorrich tung besitzt wiederum einen Becher 10, in welchem sich ein ebenfalls becherföTmiger Einsatz 36 befindet, dessen innere Wand- fläehe schraubenförmig angeordnete La mellen 37 aufweist. Die Mündung deT Zu teilung 6 für das Schmelzgut ist in bezug auf den Becher exzentrisch angeordnet.
Dabei wird die eintretende Schmelze durch die Lamelle im Becher herumgewirbelt, wodurch eine innige Mischung eventuell verschieden artiger Zuschläge hinsichtlich des spezi- fi.sehen Gewichtes, wie des Aggregatzustan des gewährleistet wird.
Da.s Beispiel gemäss Fig. 20 im senkrech ten Schnitt und Fig. 21 im Grundruss unter scheidet sich vom vorhergehenden im wesent lichen dadurch, dass die schraubenförmigen Lamellen 37 nicht bis an den Grund des Ein satzes 36 herunter reichen, dagegen so breit sind, dass in der Mitte gerade genügend Raum frei bleibt, um die zum Becher zentral angeordnete Zuleitung 6 für das Schmelzgut bis zum untern Rand der Lamellen 37 durch gehen zu lassen. Das eintretende Schmelzgut verbreitet sieh vorerst im Raume 38 des Ein satzes 36 unterhalb der Lamellen 37 und steigt dann zwischen denselben in schrauben förmigen Strömen hoch, um dann den Becher rand zu überlaufen.
Auch mit dieser Einrioli- tung wirdeine innige Mischung des Schmelz gutes erreicht.
Ein weiteres Detail einer Ablenk- und Auffangvorrichtung zur Erzeugung einer guten Durchmischung der Schmelze, das suf dem Boden eines Bechers 10 oder auf einer Platte 25 aufgesetzt werden kann, zeigt Fig. 22 im senkrechten Schnitt und Fig. 28 im Grundriss. In der Achse der Zuleitung 6 für das Schmelzgut unter dessen Mündung befindet sich ein Kegel 39 mit auf dessen Mantelfläche angebrachten gekrümmten Leit- T schaufeln 40. Dieses Organ, das drehbar ge lagert ist, bildet somit ein Flügelrad, durch dessen eine Schleuderwirkung im Schmelzgut entsteht.
Der auf die Kegel spitze auftreffende Strahl des Schmelzgutes wird durch die Kegelform ausgebreitet und durch die ,gekrümmten Schaufeln seitlich ab- gelenlkt, wodurch der fliessende Strom herum gewirbelt wird. Gleichzeitig soll damit aber auch vermieden werden, dass die Schmelze im flüssigen Giesskopf aufgerührt wird, was zu Lunkerbildung Veranlassung geben könnte.
Eudlich kann, wie Fig. 24 im senkrechten Schnitt und Fig. 25 im Grundriss andeuten, der Schmelzestrahl aus der Zuleitung 6 exzentrisch auf die an einer Hülse 41 schrau benförmig angebrachten Flügel 42 geleitet werden, welch letztere die Durchwirbelung des Schmelzgutes verursachen. Wenn zusätzlich die Hülse drehbar auf einem Zapfen 43 auf gesteckt ist, so dreht sich die Hülse mit den Flügeln unter der Reaktionswirkung des auf fallenden Giessstrahls und fördert damit die Durchmischung des umgebenden Schmelz gutes.
Die in den Fig. 18-23 gezeichneten und vorbeschriebenen Beispiele können ebenfalls derart angeordnet sein, dass die eigentlichen Auffangvorrichtung gemäss den Fig. 18 bis 21 die Einsätze 36 mit den schrauben förmigen Lamellen 37 und gemäss Fig. 22 und 23 der Kegel 39 mit den Schrauben flügeln 40 auf einem Drehzapfen angeordnet sind, so dass sie sieh unter der Reaktions wirkung des eintretenden Schmelzstrahls drehen und ein Schleudern der Schmelze be wirken. Hit jedem dieser aufgeführten Beispiele ist es möglich, im Falle von Legierungen oder bei der Vermischung des Schmelzgutes mit gasförmigen oder festen Zuschlägen ein homogenes Genenge zu erhalten.
Ferner kann dadurch die lokale Temperaturregulie rung der Schmelze im flüssigen Giesskopf derselbe in beliebiger Grösse, das heisst vor teilhafterweise möglichst klein gehalten wer den, so dass nach einwandfreier Durch mischung der Schmelze ein sofortiges Er starren herbeigeführt werden kann, so dass Zustandsänderungen, wie Entmischung, vom Einführen bis zum Erstarren des Schmelz gutes vermieden werden. Damit wird es auch erst möglich, Legierungen von Metallen mit grossen Unterschieden der spezifischen Ge wichte, wie z. B. Aluminium und Blei, her zustellen und dabei eine vollkommene Homo genität zu gewährleisten.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Erstarrungsgeschwindigkeit resp. die Ab kühlung des Schmelzgutes und damit auch in organischem Zusammenhang stehend, die Zu flussgeschwindigkeit des Schmelzgutes in den Giesskopf so einzustellen, dass die Höhe des flüssigen Giesskopfes, das heisst die Ent fernung der Erstarrungszone vom Schmelz spiegel nicht grösser ist als die grösste Ab messung des Querschnittes der Griessform.
Es ist endlich in vielen Fällen zweck mässig, über den Spiegel des Giesskopfes ein Siegel anzubringen, durch welches vermieden werden soll, dass zufolge von Wirbelbildun gen und Wallungen an der Oberfläche des Giesskopfes Gase oder atmosphärische Luft in die Schmelze hineingelangt und damit Lunkerbildung unvermeidlich macht. Ein solches Siegel, beispielsweise aus einer mit dem flüssigen Metall keine Verbindung ein gehende Salzschieht 44, ist in Fig. 3 ange deutet.
Durch die vorbeschmiebenen beispielswei sen Ablenk- und. Auffangvorrichtungen wird ,die dumhe die einströmende Schmelze gegen <B>die</B> Oberfläche hervorgerufene Bewegung verursachds, welche ein Mitreissen oder An saug en oder das .Siegel bildenden Abdeck- sehicht vermeidet,