DE1164607B - Schwimmer fuer Kokillen oder andere Giessformen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B22d

Deutsche Kl.: 31 c -15/04

Nummer: 1164 607

Aktenzeichen: D30962VIa/31c

Anmeldetag: 27. Juni 1959

Auslegetag: 5. März 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für die Verbesserung des Gießens eines eisenhaltigen Metalls in Kokillen oder ähnlichen Formen unter Verwendung von Schwimmern, insbesondere in Form eines Rahmens, dessen äußerer Umfang ungefähr der Form des Querschnitts der Kokille entspricht. Diese Schwimmer können ausgehöhlt oder massiv sein, und sie werden auf den Boden der Kokille vor oder während des Gießens gelegt und dienen dazu, die Unreinigkeiten am Kopfende des Gußblockes aufzunehmen sowie die Oberfläche des Stahlbades zu erwärmen oder sogar zu erhitzen, um die bekannten Defekte zu beseitigen, die die Gußblöcke an ihrer Oberfläche oder im Inneren aufweisen.

Diese an sich bekannten Schwimmer können beispielsweise aus Holz bestehen, weiterhin aus pflanzlichen oder mineralischen Fasern, Kork, zusammengepreßten Sägespänen, die mit Natriumsilikat getränkt sind, aus gewelltem Papier oder gewellter Pappe oder aber auch aus Silizium und Aluminium enthaltenden feuerfesten Produkten. In den Schwimmern können verschiedene Zellen oder Kanäle gebildet sein, die zweckmäßigerweise vertikal verlaufen.

Wie auch immer der Schwimmer beschaffen sein mag, ist es von großer Wichtigkeit, den Schwimmer in der Kokille gut zu zentrieren, damit man einen reinen Gußblock während des Füllens der Kokille erhält.

Da die Kokillen immer mehr oder weniger schräge seitliche Wände haben, um das Herausheben des Gußblockes zu erleichtern, ist immer ein gewisser Spielraum zwischen dem Schwimmer und der Kokillenwand während des Aufstieges des Schwimmers in dieser Kokille vorhanden. Dabei besteht die Möglichkeit, daß die Kokille normal aufgestellt ist, d. h. mit ihrer größeren Basis nach unten gerichtet, oder daß sie umgekippt aufgestellt ist, d. h. mit ihrer kleineren Basis nach unten gerichtet. Weiterhin kann der Guß fallend, d. h. von oben in die Kokille, oder steigend, d. h. von unten in die Kokille, stattfinden. Wenn es sich um eine normal aufgestellte Kokille handelt und man den Schwimmer von oben einlegen will, darf seine Querschnittsfläche nicht diejenige der kleinen oberen Basis der Kokille übertreffen. Wenn also der Schwimmer auf die große untere Basis der Kokille gelegt wird, entsteht zwischen der Kokilleninnenwand und dem Schwimmermantel ein Spielraum, welcher nach und nach beim Hochsteigen des Schwimmers abnimmt. Im Falle einer umgekippt aufgestellten Kokille muß je nach Wanddivergenz, damit der Schwimmer zur unteren kleinen Basis gelangen kann, unbedingt ein zunehmender, mehr oder Schwimmer für Kokillen öder andere
Gießformen

Anmelder:

Dipl.-Ing. Henri Jean Daussan, Metz (Frankreich)

Vertreter:

Dr. F. Walter, Patentanwalt,

Augsburg, Ulrichsplatz 12

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Henri Jean Daussan,
Metz (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. Juli 1958 (Nr. 770 749)

weniger großer Spielraum vorhanden sein, so daß der Schwimmer in der Kokille aufsteigen kann.

Andererseits verformen sich diese Schwimmer, bzw. ihr Querschnitt nimmt während ihres Aufstieges in der Kokille ab, da die Stoffe, aus denen sie hergestellt sind, im allgemeinen genügend feuerfest sind, um ihre Aufgaben während des Füllens der Kokille zu erfüllen, jedoch nicht sehr hart sind, da diese Härte schaden könnte; dies trifft vor allem bei Sandwicheinlagen oder Schwimmern mit Kanälen oder Zellen zu.

Es ist also ersichtlich, daß der Spielraum zwischen dem Schwimmer und der Kokille aus verschiedenen Gründen unterschiedlich ist, und zwar in einem solchen Verhältnis während des Aufstieges des Schwimmers, daß es unbedingt notwendig ist, den Schwimmer in der Kokille zu zentrieren, um zu verhindern, daß in einer Kokille polygonalen Querschnittes der Schwimmer nicht in einer Ecke der Kokille hängenbleibt, d. h. daß zwei aneinandergrenzende Seiten des Schwimmers sich mit den zwei entsprechenden angrenzenden Seiten der Kokille berühren, oder daß im Falle einer Kokille runden oder ovalen Querschnittes der Schwimmer entsprechenden Profils an dem kreisförmigen Innenprofil der Kokille tangential anliegt.

Da dieses Zentrieren bei den vorbekannten Schwimmern nicht gesichert ist, würde der regelmäßige Spielraum, der genügend klein sein muß, damit die diesem Spielraum entsprechende Reinigung

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des Metalls stattfinden kann, und zwar am gewöhnlichen Belag, der sich an der inneren Wand der Kokille absetzt, auf einem bedeutenden Teil des inneren Umfanges der Kokille zu groß werden.

Es ist deshalb auch schon versucht worden, einen Schwimmer zu entwickeln, der die Eigenschaft besitzen soll, sich bei steigendem Gießspiegel der konisch sich ändernden Kokillenform anzupassen. Zu diesem Zweck befindet sich innerhalb des

Schwimmers eine federnde Spreizeinrichtung. Diese 10 nung. In ihr ist die Erfindung schematisch und beisoll den peripheren Bereich des Schwimmers stets spielsweise dargestellt. Es zeigt in Kontakt mit der Kokillenwand halten. Es hat sich
jedoch gezeigt, daß durch die beim Entlanggleiten
eines solchen Schwimmers an der Kokillenwand unvermeidliche Reibung der an der Kokillenwand an- 15
gebrachte Überzug zur Verbesserung der chemischen
Reinigungsaktion des vergossenen Metalls abgekratzt
bzw. abgerieben wird.

Durch den Abrieb wird diese chemische Reaktion in höchst unerwünschter Weise verschlechtert. Außerdem wird bei dichtem Anliegen des Schwimmers an der Kokillenwand der Weg für das Entweichen der entstehenden Gase versperrt.

Schließlich ist die Reibung an der Kokillenwand
entlang dem Schwimmerumfang viel zu unregelmäßig, 25 mervariante, um stets das Kippen des auf dem Spiegel schwim- F i g. 8 eine Draufsicht auf den Schwimmer gemäß

menden Schwimmers zu verhindern. F i g. 7,

Ziel der Erfindung ist es also, eine Kokilleneinlage F i g. 9 einen Teillängsschnitt einer anderen

zu schaffen, die all diese Nachteile vermeidet und Schwimmervariante, welche sich auf ihrem Platz in dennoch mit einfachen Mitteln jederzeit eine ein- 30 der Kokille auf dem Bad des gegossenen Metalls wandfreie Zentrierung der Schwimmer in Kokillen befindet, und oder anderen Gießformen gewährleistet. Fig. 10 eine entsprechende Draufsicht auf den

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch elastisch Schwimmer gemäß F i g. 9.

nachgiebige Zentrierungsbügel, die über den Umfang Im Beispiel der F i g. 1 bis 4 ist ein Schwimmer F₁

des Schwimmers hinausragen und an der Innenwand 35 gezeigt, der dazu bestimmt ist, auf die Basis A einer der Gießform gleitend den Schwimmer im vorge- Kokille B von der bekannten Art gelegt zu werden, gebenen Abstand von der Formwand halten. Auf welche an ihrer kleinen Basis geöffnet ist. Diese diese Weise ist gesichert, daß der Schwimmerrand Kokille B ist umgekippt aufgestellt, d. h. daß ihre mit der Kokilleninnenwand in jeder beliebigen Stel- kleine Basis auf der Basis A ruht, wobei sich die lung einen über den Schwimmerumfang gleichmäßig 4° große Basis der Kokille oben befindet und die inverteilten Zwischenraum bildet. Durch die elastisch neren Flächen der Kokille von unten nach oben

divergieren. Es sei angenommen, daß diese Kokille einen viereckigen Querschnitt und abgerundete Ecken besitzt. Das Metall kann entweder von oben 45 fallend oder von unten steigend gegossen werden. Im letzteren Falle weist die Basis A einen punktiert dar-

mers erstreckt und dem Einsetzen oder Ausheben des Schwimmers aus der Kokille dient.

Die erfindungsgemäßen Bügel sind somit dazu bestimmt, einen elastischen Kontakt mit der Kokillenwand herzustellen und sich elastisch zu verformen, und zwar als Funktion der Spielraumbreite zwischen dem Schwimmer und der Kokille, um den Schwimmer automatisch in der Kokille zu zentrieren.

Weitere Merkmale ergeben sich aus der Zeichi

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine umgekippte aufgestellte Kokille mit einem Schwimmer gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf Kokille und Schwimmer gemäß Fig. 1,

F i g. 3 einen Teilschnitt durch den Schwimmer entlang der Linie 3-3 gemäß F i g. 2, jedoch in einem größeren Maßstab,

F i g. 4 eine Draufsicht auf den Schwimmer gemäß Fig. 3,

F i g. 5 und 6 Draufsichten auf Schwimmervarianten gemäß F i g. 2,

F i g. 7 eine Vorderansicht einer weiteren Schwim-

gestellten Gießkanal b auf.

Der Schwimmer F₁, der einen beliebigen bekannten Charakter hat und zweckmäßigerweise eine

nachgiebigen Bügel wird jeglicher Abrieb des Kokillenwandbelags vermieden, entstehende Gase können ständig entweichen, und ein Kippen des Schwimmers ist ausgeschlossen.

Im Rahmen eines Ausführungsbeispiels der Erfindung empfiehlt es sich, die Zentrierungsbügel
bogenförmig auszubilden und mit ihren Enden in
dem Schwimmer zu verankern. Man kann beispielsweise die Zentrierungsbügel mit mindestens einer 50 mittlere Öffnung 1 aufweist, die ihm die Form eines Stirnfläche verbinden, dergestalt, daß die Bügel sich Rahmens verleiht, hat in der Draufsicht eine der bogenförmig über diese Schwimmerflächen erheben Kokille ähnliche Form und solche Ausmaße, daß er und die von beiden Flächen gebildete Kante im Ab- auf die Basis A mit seiner unteren Fläche 3 gestellt stand umgreifen. Durch die Erfindung ist vorgesehen, werden kann, so daß dann ein kleiner Spielraum /„ daß jeder Bügel mit seinen Enden in den Schwimmer 55 zwischen jeder Mantelfläche 2 des Schwimmers und eingreift, wobei die Bügelenden einen Verankerungs- dem unteren Teil der Innenwand α der Kokille winkel mit den angrenzenden Teilen des Bügels entsteht.

bilden können. Das einzelne Bügelende kann erfin- Gemäß der Erfindung besitzt der Schwimmer F₁

dungsgemäß auch U-förmig gestaltet sein, derart, daß beispielsweise vier Führungsbügel 4 aus einem die Schenkel divergieren und in eine Höhlung des 60 elastisch nachgiebigen Material, die sich etwa Iot-Schwimmers eingreifen, wobei diese Höhlung etwa recht zu den Stirnflächen 3 und 5 des Schwimmers parallele Flächen besitzt, so daß der äußere Schenkel und ungefähr in der Mitte der vier Mantelflächen 2 des umgebogenen Bügelendes sich elastisch an einer des Schwimmers erstrecken. Diese Bügel 4 kragen

dieser Flächen abstützt und sich dort einen Platz zur Verankerung verschafft.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, den Schwimmer mit einem henkelartigen Handgriff zu versehen, der sich vornehmlich über eine Stirnfläche des Schwim-

über die Mantelflächen 2 und die obere Stirnfläche 5 hinaus.

Jeder Bügel 4 besteht beispielsweise aus einer Stahllamelle oder einer Lamelle aus einem ähnlichen Stoff, deren Querschnitt etwa eine Breite zwischen 3

und 40 mm und eine Dicke zwischen 0,1 und 2 mm haben kann. Dieser Bügel (Fig. 3) hat im freien Zustand einen mehr oder weniger kreisbogenförmigen Teil, der an seinen beiden Enden durch zwei rechtwinkelige Teile 6 und 7 verlängert ist, die mit dem Bügel einen Winkel bilden, vornehmlich einen rechten oder einen beinahe rechten Winkel, wobei diese Verlängerungen 6, 7 den Bügel 4 im Schwimmer verankern. Der einzelne Bügel 4 kann mit dem Schwimmer F₁ entweder während der Herstellung des letzteren oder auch danach verbunden werden, wobei die Verlängerungen 6 und 7 gegebenenfalls spitz hergestellt werden können, so daß es leichter ist, sie in den Schwimmer reinzustecken.

Jeder Bügel 4 ist derart beschaffen und an dem Schwimmer auf eine solche Art angebracht, daß seine Auskragung s im freien Zustand in bezug auf die Mantelfläche2 des Schwimmers (Fig. 3) einen Wert besitzt, der größer ist als der größtmögliche Spielraum /₂ dieses Schwimmers. Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist dies der Fall, wenn der Schwimmer F₁ seine höchste Stellung N₁-N₁ erreicht hat, bei der die Kokille mit dem Metall / vollgegossen ist.

Der Schwimmer F₁ ist darüber hinaus mit einem langen Henkel 8 aus z. B. Eisendraht versehen (Fig. 1 und 2), der es ermöglicht, den Schwimmer leicht auf die Basis A in die Stellung N-N zu setzen, indem man den Arm durch die obere Öffnung der Kokille steckt.

Ist dies geschehen, so können Schwimmer gleicher Dimensionen leicht mit ihren Bügeln 4 aufeinander gelagert werden, da letztere nicht hinderlich sind; sie nehmen dabei leicht elastisch die Position 4^a ein, die in F i g. 3 gestrichelt dargestellt ist.

Wird der Schwimmer F₁ gebraucht, so setzt man ihn mit Hilfe seines Henkels 8 auf die Basis A (Fig. 1 und 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 F₁ zugleich zentriert, da die Bügel 4, die im freien Zustand (vgl. Stellung 4 in F i g. 3) um das Maß s vorkragen, sich progressiv elastisch verformen, sobald der Schwimmer nach und nach in die Kokille hineingesenkt wird. Schließlich nimmt der Schwimmer die Stellung4^fi (Fig. 3) an, die punktiert dargestellt ist und deren Vorkragung den Wert J₁ besitzt, welcher dem kleinen, gleichmäßigen und erwünschten Spielraum des Schwimmers in der Kokille entspricht, wenn der Schwimmer auf das untere NiveauN-N (Fig. 1) auf die Basis A gesetzt wird.

Alsdann erfolgt der Gießvorgang entweder im Fallguß oder Steigguß (wenn die Basis A einen Kanal b besitzt). Während das Metall eingegossen wird, steigt der Schwimmer F₁ mit dem Niveau des flüssigen Metalls hoch, die Bögen 4 dehnen sich elastisch und möchten ihre Form des freien Zustandes erreichen; sie sind jedoch in der Stellung F' des Schwimmers auf dem oberen Niveau N₁-N₁ noch leicht deformiert (vgl. Stellung 4^C). Diese Vorkragung 4^e entspricht dem größten Spielraum J₂ (Fig. 1 und 3), den der SchwimmerF₁ gegenüber der Kokille besitzt.

In jeder Stellung bleibt also der Schwimmer zufolge der Wirkung der Bügel 4 vollständig zentriert, wobei sein Zentrum O (Fig. 2) sich ohne merkliche Abweichung von der Achse x-x (Fig. 1) der Kokille vertikal verschiebt.

Die Bügel 4 verhindern also, daß der Schwimmer F₁ eine exzentrische Lage annimmt, beispielsweise eine solche unerwünschte Stellung F, wie sie in F i g. 2 mit strichpunktierter Linie angegeben ist, bei der der Schwimmer in den Linien c, d und e. die beiden angrenzenden Flächen der Kokille berührt, wo der Spielraum Null wäre, während er einen doppelten Wert /₃ gegenüber den zwei anderen Flächen

der Kokille hätte. Dieser Spielraum/₃ würde doppelt

so groß wie der Spalt /₂ und somit viel zu groß sein,

. um eine gute Reinigung des gegossenen Metalls, welches diesen Spielraum ausfüllt, entweder seitens des Schwimmers oder seitens des gewöhnlichen Belages zu ermöglichen, der nicht dargestellt ist und die innere Fläche der Kokille bedeckt.

Natürlich könnten die Bügel 4 anstatt aus einem flachen Streifen auch aus einem Draht mit rundem Querschnitt zwischen beispielsweise 0,5 und 5 mm oder aus einem Draht halbflachen Querschnittes bestehen.

Außerdem kann der Schwimmer auch massiv ausgebildet sein, wie z.B. derjenige, der in Fig. 5 mit

as F₂ dargestellt ist.

Als Ausführungsvariante ist in F i g. 5 gezeigt, daß die Bügel 4 auch an den Ecken des Schwimmers vorgesehen sein können. Diese Lösung kann vorteilhaft ausgenutzt werden, wenn die Kokille in ihren Ecken genügend ausgerundet ist.

Im Falle der Ausbildung eines Schwimmerrahmens F₃ (Fig. 6) in länglicher Form kann man die Bügel 4 in der Nähe der Ecken vorsehen und schließlich sogar vielleicht in allen vier Ecken, wenn zu befürchten ist, daß der Schwimmer in der Mitte durchbrechen kann, wie dies z. B. bei einem Schwimmer in Form eines zerbrechlichen Rahmens oder einem Schwimmer, der nicht ausgehöhlt ist und aus kompressiblen Stoff besteht, vor allem unter Einwirkung der Hitze, vorkommen kann.

Schließlich können die Bügel 4 parallel zu den Stirnflächen 3 und 5 des Schwimmers F₄ (Fig. 7 und 8) angeordnet sein; eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Bögen unter ungünstigeren Bedingungen stehen, während das Metall steigt. Durch die Berührung mit den Kokillenwänden sind dann die Bügel bestrebt, sich nach unten zu biegen. Der Vorteil dieser Anordnung besteht aber darin, das Aufstapeln der Schwimmer entweder während des Transportes oder der Lagerung zu begünstigen.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die elastischen Bügel 4 aus 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 bestätigten sich 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 Metalls herrührt.

Relativ dünne Schwimmer F₅ im Sinne der F i g. 9 und 10 neigen eher dazu, daß manchmal die untere Hälfte des Bügels 4^d zusammenschmilzt, da dieser

Teil sich sehr nah am Niveau m des Metalls / im Schmelzzustand befindet. Diese Erscheinung hat jedoch keine schlimmen Folgen, da sich ja dann der Bogen elastisch in die Stellung 4^e verformt und in elastischem Kontakt mit der inneren Fläche der Kokille B bleibt, welche, wie oben erklärt, eine ausreichende Abkühlung des Bügels herbeiführt und somit ein neues Schmelzen des letzteren verhindert.

Die F i g. 9 und 10 zeigen eine andere Befestigungsart des Bügels 4^d am Schwimmer F₃. Nach dieser Befestigungsart, die natürlich auch bei den anderen Beispielen angewandt werden kann, ist der Bügel an seinen beiden Enden U-förmig gestaltet, wobei die Schenkel p, q und r sowie t, u und ν etwa die Form einer Haarnadel bilden, deren Schenkel leicht divergieren und elastisch in zwei Aushöhlungen rechteckigen Querschnittes 9 und 10 gezwängt sind, welche sich im Schwimmer F₅ befinden. Die Schenkel q und ;· sowie u und ν verformen dann elastisch in 11 und 12 eine der Wände der entsprechenden Aushöhlung des Schwimmers, die von Natur aus leicht deformierbar ist, was eine sichere Verankerung des Bügels im Schwimmer ermöglicht, aus dem er praktisch nicht mehr heraus kann, wenn man sogar diesen Schwimmer mittels eines oder mehrerer dieser Bögen handhabt oder an einem dieser Bögen zieht, die auf diese Weise noch zusätzlich Handgriffe bilden.

Die Schenkel q und r sowie u und ν können zugespitzt sein (13 und 14), so daß ein Zug an den Henkeln die Verankerung durch Hineindringen dieser Spitzen in die Masse des Schwimmers noch verstärkt. Natürlich ist die Erfindung auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsvarianten nicht beschränkt, die nur beispielsweise angegeben sind.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einlage für Kokillen oder andere Gießformen in Form eines während des Gießens auf dem Gießspiegel aufliegenden Schwimmers, gekennzeichnet durch elastisch nachgiebige Zentrierungsbügel (4), die über den Umfang des Schwimmers hinausragen und an der Innenwand der Gießform gleitend den Schwimmer im vorgegebenen Abstand von der Formwand halten.

2. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierungsbügel (4) bogenförmig ausgebildet und mit ihren Enden (6, 7) im Schwimmer verankert sind.

3. Schwimmer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer in an sich bekannter Weise mit einem henkelartigen Handgriff (8) versehen ist, der sich vornehmlich über eine Stirnfläche (5) des Schwimmers erstreckt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1125 141,
081.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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