DE1220561B - Vorrichtung zum Schutz der Kokillen waehrend des Giessens von Eisenmetallen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ■wjfsll' PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

B22d

Int. Cl.;

Deutsche Kl.: 3Ie--U/04

Nummer: 1220 561

Aktenzeichen: D 43964 VI a/31 c

Anmeldetag: 21. März 1964

Auslegetag: 7. Juli 1966

Die Erfindung bezieht sich auf das Vergießen von Eisenmetallen in Kokillen oder anderen Gießformen und insbesondere auf den Schutz der inneren Seitenwandung der Kokille während des Gießens.

Von dem je nach der Gießart von oben oder von unten in die Kokille eintretenden Gießstrahl werden durch dessen Auftreffen auf dem Kokillenboden bzw. durch den Rückprall gegen die Seitenwandung die wohlbekannten Fehler am Gußblock hervorgerufen. Um dies zu verhindern, hat man Schutzschirme oder büchsenartige Einsätze aus glattem oder gewelltem Karton verwendet. Diese haben jedoch bei alleiniger Verwendung folgende Unzulänglichkeiten.

Entweder verbrennen sie zu schnell, so daß sie die Kokillenwand nicht lange genug schützen und sich dort Teile der verspritzten Schmelze anhängen, oder sie sind zu sehr feuerbeständig, um in feine Asche zu zerfallen, die vom Auftreffen des Gießstrahls an auf der Oberfläche der Schmelze schwimmen kann, so daß Pappstücke in die bei Berührung mit der Kokillenwand schnell erstarrende Schmelze eingeschlossen werden.

Es ist nun schwierig, wenn nicht unmöglich, derartige Schutzschirme so herzustellen, daß ihre Zerstörung und Auflösung unter den gewünschten Bedingungen vonstatten geht.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schutzvorrichtung für die Innenwandung von Kokillen oder anderen Gießformen, die während des Gießens von Eisenmetallen oder deren Legierungen angewendet wird. Diese Vorrichtung ist frei von den oben angegebenen Nachteilen. Sie ist einfach aufgebaut und läßt sich ebenso leicht zur Anwendung bringen, wie die zur Zeit gebräuchlichen Schutzschirme aus Karton.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß sie zusammengesetzt ist aus einem ersten äußeren Schutzschirm aus verbrennbarem Material, das gleichzeitig genügend deformierbar ist, damit sich das Unterteil dieses äußeren Schutzschirmes eng an den Kokillenboden anlegen kann, gleich, welche Unregelmäßigkeiten letzterer aufweist und aus einem zweiten inneren Schutzschirm aus Metall oder anderem schmelzbarem Material, der innerhalb des äußeren Schutzschirmes angeordnet ist und dessen unterer Rand gegenüber dem äußeren Schutzschirm zurückspringt, damit er wegen seiner Starrheit die dichte Berührung zwischen dem Boden des äußeren Schirmes und dem Kokillenboden nicht behindert.

Die Kombination von solchen zwei Schutzschirmen führt zu folgenden Ergebnissen.

Der innere metallische Schutzschirm gewährleistet

Vorrichtung zum Schutz der Kokillen während
des Gießens von Eisenmetallen

Anmelder:

Henri Jean Daussan, Metz/Mosel (Frankreich)

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Henri Jean Daussan, Metz/Mosel (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 29. März 1963 (929 767)

ein vollständiges Abfangen der Spritzer, die hierdurch auf keinem Wege die Kokillenwand erreichen können.

Der äußere Schutzschirm aus Karton oder anderem brennbaren Material gewährleistet einerseits eine dichte Berührung mit dem Kokillenboden, so daß die Spritzer zu Beginn des Gießens nicht den unteren Teil der Kokillenwand erreichen können, indem sie unter dem Schutzschirm hindurchgehen. Andererseits und vor allem gibt der äußere Schutzschirm die Sicherheit, daß der innere metallische Schutzschirm durch Schmelzung in dem eingegossenen Schmelzbad vollständig zerstört wird. Dies ließe sich nicht erreichen, wenn man diesen Schutzschirm allein verwenden würde. Tatsächlich würde der Metallschirm bei alleiniger Verwendung nach seinem Einsetzen oder im Laufe des Gießens mit der verhältnismäßig kalten Kokillenwand in Berührung kommen. Diese Berührung kann dazu führen, daß der Schutzschirm oder Teile desselben nicht geschmolzen werden. Die nicht geschmolzenen Teile, welche durch die anliegende Schmelze mehr oder weniger an der Kokillenwand zum Haften gebracht werden, verursachen dann schwerwiegende Fehler, an der Gußblockoberfläche. Die Anwesenheit des äußeren verbrennbaren Schutzschirmes verhindert vollständig diese Fehler. Denn der Karton bzw. das andere verbrennbare Material, welches zwischen dem Schutzschirm und

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der Kokillenwand angeordnet ist, verhindert, daß der Metallschirm durch die Kokillenwand abgekühlt wird.. Durch die Verbrennung wird außerdem eine nicht unbeachtliche Wärmemenge zusätzlich zu der vom Schmelzbad gelieferten zugeführt, was die vollständige Einschmelzung des Metallschirmes unterstützt. Auf jeden Fall wird der Metallschirm in gewissem Abstand von der Kokillenwand gehalten und kann dort nicht anhaften.

Da der äußere Schutzschirm sehr viel schneller brennt als der innere Schutzschirm schmilzt, taucht letzterer in einer gewissen Tiefe in das Schmelzbad und bildet daher zwischen dem Metallschirm und der Kokillenwand unterhalb des noch nicht verbrannten Teiles des äußeren Schirmes einen Ringraum, in dem sich die von der Verbrennung des äußeren Schutzschirmes herrührende Asche auf der Oberfläche der aufsteigenden Schmelze sammelt. Diese Asche ist wärmeisolierend und schützt das vergossene Metall an der Peripherie seiner Oberfläche. Gleichzeitig wird durch diese Aschenansammlung ein zu schnelles Verbrennen des restlichen Teiles des äußeren Schirmes verhindert.

Die beiden, die Vorrichtung bildenden Schutzschirme können unabhängig voneinander sein. Sie können aber auch fest oder lösbar miteinander verbunden sein, z. B. in Art eines zusammengesetzten Schutzschirmes.

Aus der Zahl der möglichen Ausführungsformen werden anschließend einige Beispiele an Hand der Zeichnungen beschrieben.

F i g. 1 ist ein vertikaler Längsschnitt des unteren Teiles einer Kokille gemäß der Linie 1-1 der Fig. 2. Die Kokille ist mit einer erfindungsgemäßen Schutzvorrichtung versehen. Es ist der Zeitpunkt zu Beginn des Aufpralles eines fallenden Gießstrahles dargestellt;

Fig.2 ist eine Draufsicht auf die nach der Linie 2-2 der F i g. 1 geschnittene Kokille;

Die Fig.3 und 4 sind halbierte Vertikal- bzw. Horizontalschnitte nach den Linien 3-3 bzw. 4-4 und zeigen die Kokille in einem späteren Stadium des Gießens; .

Die F i g. 5 und 6 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung in Vertikal- bzw. Horizontalschnitten nach den Linien 5-5 bzw. 6-6;

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine dritte Ausführungsform in Schnitten nach den Linien 7-7 bzw. 8-8;

F i g. 9 ist eine Teilansicht eines gemäß der Erfindung zusammengesetzten Schutzschirmes, bevor er in seine Anwendungsgestalt gebracht ist;

F i g. 10 ist ein Längsschnitt nach der Linie 10-10 der Fig. 9;

Fig. 11 ist eine Teilansicht eines anderen zusammengesetzten Schirmes mit teilweisen Abhebungen;

Fig. 12 ist ein Querschnitt nach der Linie 12-12 der F ig. 11;

F i g. 13 ist ein entsprechender Schnitt einer Variante.

Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 bis 4 ist eine unten offene für fallenden Guß vorgesehene Kokille L verwendet, die auf die Bodenplatte F aufgesetzt ist. Der Gießstrahl / trifft zu Beginn des Gießens auf die Bodenplatte F, welche hierdurch von Guß zu Güß fortschreitend, bei α ausgehöhlt wird. Beim Auftreffen und der Ausbreitung des Gießstrahles entstehen Spritzer in Richtung der Pfeile /. Wenn keine Schutzvorkehrungen getroffen sind, gelangen diese Spritzer an die Innenwandung b der Kokille L, bleiben dort haften und bilden kalte Tropfen u. dgl., was zu Fehlern in der Haut des Gußblockes führt.

Diese Fehler werden bei Anwendung der Schutzvorrichtung gemäß der Erfindung vollständig vermieden. Bei dieser Schutzvorrichtung sind ein äußerer Schutzschirm A¹ und ein innerer Schutzschirm B¹ kombiniert. Der äußere Schutzschirm A¹ hat die

ίο Gestalt einer Büchse oder eines Bechers mit den Umrissen eines Parallelepipeds. Er hat vier Seitenwände und einen Boden und nahezu die Gestalt der Kokilleninnenwandung. Er besteht aus einem verbrennbaren Material, z. B. aus einfach gewellter Pappe, die aus einem ebenen Blatt 1 und einem gewellten Blatt 2 zusammengesetzt ist. Letzteres kann wie im dargestellten Fall nach innen, aber auch nach außen gerichtet sein. Die Wellen können in irgendeiner Richtung verlaufen. Im dargestellten Beispiel

ao verlaufen die Hohlrinnen der Wellpappe in den vertikalen Wänden horizontal und am Boden parallel zu denen einer Seitenwand.

Der innere Schutzschirm B¹ hat keinen Boden. Sein unterer Rand 3 ruht auf dem Boden des äuße-

a5 ren Schutzschirmes A¹. Der Schutzschirm B¹ besteht aus Metall, z. B. aus Stahlblech verhältnismäßig geringer Dicke, z. B. in der Größenordnung von etwa Vio bis ⁵Ao mm. Man kann Weichstahl verwenden. Der in diesem Beispiel dargestellte Schutzschirm B¹ hat zylindrische" Gestalt und ist in den Schutzschirm A¹ so eingesetzt, daß vier seiner Mantellinien in zwei diametralen rechtwinklig zueinander stehenden Ebenen praktisch in Berührung mit dem gewellten Blatt 2 stehen.

Die Wellpappe, aus welcher der Schutzschirm A¹ besteht, kann teilweise feuerbeständig gemacht sein, so daß die Verbrennung nicht zu schnell erfolgt. Wenn eine Feuerfestimprägnierung vorgesehen ist, dann nur in dem Maße, daß die Pappe bei Berührung mit der Schmelze M (Fig. 3) verbrennen kann, und zwar ein wenig schneller als die Abschmelzung des inneren Schutzschirmes B¹ erfolgt. Diese Abschmelzung ist einerseits durch die von der Schmelze M und andererseits durch die von der Verbrennung des Schutzschirmes A¹ zugeführte Wärme sichergestellt. Zu Beginn des Gießens durchbricht der Gießstrahl /, einer Stanzung vergleichbar, den zentralen Teil des Bodens des Schutzschirmes A¹. Die Verspritzung erfolgt in Richtung der Pfeile /. Die wegspritzenden Metalltropfen werden vom inneren Metallschirm B¹ aufgefangen. Der Schutzschirm B¹ wird durch die senkrechten Wände des äußeren Schirmes A¹ in gewissem Abstand von der Kokillenwand b gehalten.

Es kann also keines der geschmolzenen und verspritzenden Metallteilchen zur Kokillenwand gelangen, womit das gewünschte Ziel vollständig erreicht ist. Im Maße des fortschreitenden Gießens und wenn das Metall M¹ (F i g. 3) zu erstarren begonnen hat, verbrennt der äußere Schutzschirm A¹. Der innere Metallschirm B¹ schmilzt mit einer gewissen Verzögerung im Verhältnis einerseits zur Verbrennung des Schutzschirmes A¹ und andererseits zum Ansteigen des Niveaus N-N (F i g. 3) der Schmelze. Das richtige Verhältnis kann man leicht durch die Wahl des für den Schirm B¹ verwendeten Stahles einstellen. Man nimmt eine Stahlart, die annähernd bei der Temperatur des Gießstrahles am Ende des Gießens

schmilzt. Hieraus ergibt sich, daß ein zu beachtender Teil mn des Schirmes B¹ ständig in die Schmelze eintaucht und hier eine Schikane bildet, welche die leichte Asche und andere Verbrennungsrückstände des Schirmes A¹ an der Oberfläche N-N der Schmelze und außerhalb des Schirmes B¹ zurückhält und vor allem verhindert, daß die vom Gießstrahl / mitgebrachten Verunreinigungen zur Kokillenwand gelangen können.

Im zentralen Raum bei d sammeln sich auf der Schmelzbadoberfläche leichte Asche und die Verunreinigungen des Gießstrahls J.

Die Rückstände und Asche c und d sind wärmeisoHerend, und zumindest die Asche c schützt den restlichen Teil des Schirmes A¹ vor der Strahlung der Schmelze, was eine zu schnelle Verbrennung und Wärmeverluste verhindert und sicherstellt, daß das Metall an der Peripherie seiner Oberfläche flüssig gehalten wird, und der Gußblock in diesem Bereich nicht vorzeitig erstarrt.

Die Asche c verhindert außerdem, daß sich ein unschmelzbares Magma zwischen dem Schirm A¹ und der .Kokillenfläche b bildet.

Wie in der Einleitung hervorgehoben wurde, sichert der Metallschirm B¹ einen vollkommenen Schutz der inneren Kokillenseitenwandung b, ohne die Nachteile, welche bei direkter Berührung dieses Schirmes mit der Kokillenwand in Abwesenheit eines verbrennbaren äußeren Schirmes A¹ zu erwarten sind.

Bei der Ausführungsform der F i g. 5 und 6 sind der äußere brennbare Schutzschirm A² und der innere Metallschirm B² in Form zweier voller Wandungen unmittelbar aneinander gearbeitet bzw. miteinander verbunden. Die Wandung A² besteht aus Karton beispielsweise aus mehr oder weniger porösem oder schwammartigen Karton in der Dicke von 1 bis 10 mm. Die Wandung B^% besteht aus Metall, z. B. aus Stahl oder einer Legierung in einer Dicke von Vio bis einigen Zehntelmillimetern. Man kann gegebenenfalls ebenso wie bei den anderen Beispielen ■ einen legierten Stahl, verwenden, mit dem man dem Schmelzbad gewünschte Komponenten zuführen kann.

Um zu vermeiden, daß der innere Schirm B² infolge seiner Starrheit an seinem unteren Rand 3 die Dichtheit zwischen dem unteren Rand 4 des äußeren Schirmes A² und dem gegebenenfalls unebenen Kokillenboden F beinträchtigt, läßt man mit Vorteil den unteren Rand 3 gegenüber dem Rand 4 nach oben zurückspringen. Dies läßt sich in sehr einfacher Weise ausführen, indem man den Schirm ß² mit seinem Unterteil in einem halbflachen Falz lagert, der zwischen dem Schirm A² und einem Hilfsband C² aus Karton angeordnet ist. Das Hilfsband C² ist am Schirm A² durch Vernähen, Verkleben oder Verklammern bei 5 befestigt.

Im oberen Teil können die Schirme A^% und B² durch Vernähen, Verkleben oder Verklammern vereinigt sein, wie es z. B. bei 6 angedeutet ist.

Die F i g. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, die insbesondere für Kokillen mit verengter Öffnung, wie die dargestellte Kokille L³, geeignet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der verbrennbare Schirm A³ mit dem Metallschirm B³ durch Verklebung, Verklammerung, Ösen u. dgl. verbunden. Diese Einheit ist spiralförmig etwas über 360° eingerollt, so daß sich die Enden überdecken.

Der aus dem z. B. aus einseitiger Wellpappe bestehenden Wandungsteil A^s und dem Metallband B^s zusammengesetzte Schutzschirm ist elastisch, wodurch eine gute Überdeckung bei ρ q und eine Anlagerung an vier Flächenzonen der Kokilleninnenwand b erreicht wird. Dieser zusammengesetzte Schutzschirm kann stärker eingerollt, wie es die strichpunktierte Linie 7 in Fig.7 zeigt, durch den verengten Kokillenhals e eingeführt werden. Nach

ίο Durchgang durch den Kokillenhals und beim Herabfallen auf den Kokillenboden F entfaltet sich der Schutzschirm von selbst und nimmt seine endgültige Stellung ein. Gegebenenfalls kann auch von außen etwas nachgeholfen werden.

Selbstverständlich kann der spiralförmig einrollbare zusammengesetzte Schutzschirm auch auf irgendeine andere Weise aufgebaut bzw. hergestellt sein, unter der Bedingung, daß der Außenteil verbrennbar ist und der Innenteil aus Metall besteht.

ao Insbesondere kann man den Metallschirm mit einer nicht gewellten, jedoch mehr oder weniger porösen und ausreichend dicken Pappe kombinieren, wie dies beispielsweise in den F i g. 9 und 10 dargestellt ist. Dort ist ein Metallschirm ß⁴ an einem Pappschirm Aⁱ angebracht. Der untere Rand 3 und der obere Rand 8 des Metallschirmes Bⁱ springt gegenüber den entsprechenden Rändern 4 und 9 des Pappschirmes A^ zurück. Zu seiner Befestigung ist der Metallschirm B⁴ unter die Haltebänder 10 und 11 eingesteckt. Diese sind an den beiden Enden des Pappschirmes A^ und an einer oder mehreren Zwischenstellen z. B. bei 12 vorgesehen. Die Bänder 10, 11 und 12 sind am Pappschirm A* unten mittels der Klammern 13 und oben mittels der Klammern 14 befestigt.

An Stelle der Querbänder 10, 11 und 12 kann gemäß Fig. 11 und 12 der Metallschirm B⁵ auch mit Längsbändern 15 am Pappschirm A⁵ gehalten sein. Die Längsbänder 15 sind durch Klammerung oder Klebung am unteren Rand 4 und am oberen Rand 9 des Pappschirmes A^s angebracht.

Selbstverständlich kann der Pappschirm auch in Wellpappe ausgeführt sein, wie es A^e in Fig. 13 zeigt.

Das Metallband B⁶ und dessen Haltebänder 15 sind an dem ebenen Blatt 1 der Wellpappe angebracht.

Im Rahmen der Erfindung sind weitere Ausführungsformen und Abwandlungen möglich. Zum Beispiel können bei der Ausführungsform der F i g. 9 und 10 die äußeren Haltebänder 10 und 11 durch Umfalten der Enden des entsprechend länger gewählten Pappbandes A^ gebildet sein. Bei der Ausführungsform nach F i g. 11 kann, insbesondere wenn Kunststoff verwendet wird, das Band A⁵ ₍durch Punktschweißung B^s verbunden sein.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schutz der inneren Seitenwandung von Kokillen oder anderen Gießformen während des Gießens von Eisenmetallen mittels in die Kokille einzusetzenden Schutzschirmen, gekennzeichnet durch die Kombination eines äußeren, zur Kokillenwand gerichteten Schutzschirmes (A¹ bis A^e) aus einem Material, welches beim Gießen verbrennbar und so weit deformierbar ist, daß es sich mit dem unteren

Schutzschirmende dicht an den gegebenenfalls unebenen Kokillenboden (F) anpassen kann, und eines in den erstgenannten Schutzschirm eingesetzten inneren Schutzschirmes (B¹ bis B^e), der aus Metall oder anderem schmelzbaren Material 5 besteht und dessen unterer Rand (3) gegenüber dem unteren Ende des äußeren Schutzschirmes (A) so weit zurückspringt, daß seine Starrheit die dichte Anpassung des Unterteiles des äußeren Schutzschirmes (A) an den Kokillenboden (F) nicht stört.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schutzschirm (A¹ bis A^e) aus Karton und der innere Schutzschirm (B¹ bis B⁶) aus Stahlblech gefertigt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schutzschirm (A¹) einen Boden aufweist und seine Seitenwandung nahezu die Gestalt der Kokillenwandung (d) hat, während der einsetzbare innere Schutzschirm (B) zylindrische Gestalt hat.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Schutzschirm (B² bis B⁶) über seine ganze Fläche am äußeren Schutzschirm (A² bis A^s) anliegt bzw. mit diesem verbunden ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schutzschirme (A^, A*·, B⁴·, B⁵) ein aus einem verbrennbaren und einem metallischen Band zusammengesetztes Band bilden, welches elastisch zumindest in einer Windung mit sich überdeckenden Bandenden spiralförmig eingerollt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband in der Weise auf dem verbrennbaren Band angebracht ist, daß sein unterer Rand (3) und sein oberer Rand (8) gegenüber den entsprechenden Rändern (4, 9) des verbrennbaren Bandes zurückspringt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (B⁴) durch Vernähung, Verklebung oder Verklammerung (14) mit dem verbrennbaren Band (A⁴) verbunden ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (B⁴) mittels querliegender Haltebänder (10, 11, 12) am verbrennbaren Band (A⁴) gehalten ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallband (B⁵) mittels längslaufender Haltebänder (15) am verbrennbaren Band (A⁵) gehalten ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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