DE1233546B

DE1233546B - Giesspfanne zum Giessen im Vakuum

Info

Publication number: DE1233546B
Application number: DEJ21458A
Authority: DE
Original assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Current assignee: Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise IRSID
Priority date: 1961-04-13
Filing date: 1962-03-17
Publication date: 1967-02-02
Also published as: LU41509A1; FR1294250A; BE616187A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutschem.: 31 b2-41/08

Nummer: 1233 546

Aktenzeichen: J 21458 VT a/31 b2

Anmeldetag: 17. März 1962

Auslegetag: 2. Februar 1967

Die Erfindung betrifft eine Gießpfanne mit Stopfenverschluß im Boden, zum Gießen von flüssigen Metallen im Vakuum, insbesondere für den Kokillenguß, mit der ein sich nicht erweiternder Gießstrahl erzielt wird.

Die Schwierigkeiten, die beim Gießen im Vakuum bei einem Druck in der Größenordnung von einigen Millimeter Quecksilbersäule auftreten, sind allgemein bekannt. Die Anwendung eines verhältnismäßig hohen Vakuums zur Entgasung des Stahls während des Gießens wird durch das Auseinanderplatzen des Gießstrahls am Austritt der Düse und die damit verbundene Zerstreuung des Metalls erschwert.

Um einen konzentrierten Strahl beim Gießen im Vakuum zu erhalten, hat man schon die verschiedensten Düsenformen, auch solche mit einem ersten konvergierenden, einem zweiten zylindrischen, die engste Stelle der Düse bildenden, einem dritten divergierenden und einem vierten wiederum zylindrischen Abschnitt vorgeschlagen, mit denen jedoch auch bei Verwendung von Strahlbegrenzern keine vollkommen befriedigenden Ergebnisse erzielt werden konnten.

Für das Gießen bei Atmosphärendruck wurden ebenfalls schon Düsen der verschiedensten Formen und Abmessungen vorgeschlagen. Diesen Düsen können jedoch keine gesetzmäßigen Konstruktionsprinzipien für die Ausbildung von Düsen der der Erfindung zugrunde liegenden Art entnommen werden, da beim Gießen unter Atmosphärendruck keine Entgasung des Strahls auftritt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die bei den bekannten Gießpfannen vorhandenen Nachteile zu vermeiden und eine Gießpfanne mit einem Ausguß zum Gießen von flüssigem Metall im Vakuum zu schaffen, bei dem sich der Gießstrahl nicht auflöst.

Bei Gießpfannen der vorgenannten Art mit vier aufeinanderfolgenden Düsenabschnitten wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Mantellinie im dritten Abschnitt mit der Längsachse einen Winkel von 7 bis 18° bildet und der vierte Abschnitt eine im Verhältnis zu seinem Durchmesser nur sehr geringe Länge und eine Übergangszone zum dritten Abschnitt mit großem Krümmungsradius aufweist, wobei das Verhältnis Eingangs- zu Ausgangsquerschnitt des divergierenden Abschnitts durch den Ausdruck

k

Vakuumdruck

Gießpfanne zum Gießen im Vakuum

Anmelder:

Institut de Recherches de la Siderurgie Francaise, Saint Germain-en-Laye,

Seine-et-Oise (Frankreich)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,

Stuttgart 1, Werastr. 24

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 13. April 1961 (858 578)

ferrostatischer Druck + atmosphärischer Druck

bestimmt ist, in welchem der Faktor k einen Wert zwischen 4 und 11 hat.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die in dem flüssigen Metall gelösten Gase beim Eintritt des Gießstrahls in einen mehr oder weniger luftleeren Raum sich sehr schnell expandieren und auf diese Weise den Gießstrahl zur Auflösung bringen. Eine nach den Lehren der Hydromechanik ausgebildete Ausgußdüse konnte daher bislang keinen zusammenhängenden Gießstrahl ergeben, wenn dieser im Vakuum eintritt. Zur Begrenzung des Gießstrahls wurden daher meist dem Ausguß nachgeschaltete Strahlbegrenzer verwendet.' Demgegenüber haben Versuche ergeben, daß mit einer nach der Lehre der Erfindung ausgebildeten Ausgußdüse auch bei mit gelösten Gasen versetzten Metallen einen genügend begrenzten Gießstrahl ergibt, so daß die Nachschaltung von Strahlbegrenzern entbehrlich ist.

Die große Divergenz eines Gußstrahls führt zu einem erheblichen Metallverlust, welcher beim Gießen in Kokillen unzulässig ist, insbesondere bei halbflachen Kokillen. Der Vorteil der Erfindung liegt also im wesentlichen darin, daß ein derartiges Auseinanderplatzen des Strahls und die hierdurch entstehende Divergenz verhindert wird. Es ist dagegen nicht sehr wichtig, daß der Strahl glatt und vollkommen homogen ist. Er kann sich in mehrere Teilstrahlen unterteilen, da das Gießen im Vakuum erfolgt, so daß eine Oxydation des Metalls nicht zu befürchten ist.
Die Gießpfanne mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ausguß liefert das gesuchte Ergebnis, indem dieser Ausguß eine Ausdehnung der in der Gießmasse enthaltenen Gase während des Durchflusses er-

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Claims

möglicht, so daß sie auf einen Druck kommen, der nahe dem Druck ist, der in dem Gießraum im Augenblick des Austritts der Gießmasse aus dem Ausguß herrscht. Das oben definierte Verhältnis zwischen dem Eingangsquerschnitt und dem Ausgangsquerschnitt des divergierenden Abschnitts des Ausgusses bestimmt den Ausdehnungsgrad der Gase in Abhängigkeit von der Metallhöhe in der Gießpfanne, d. h. in Abhängigkeit von dem ferrostatischen Druck am Eingang des Ausgusses und in Abhängigkeit von dem Unterdruck im Gießraum.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die einen Axialschnitt eines erfindungsgemäßen Ausgusses zeigt.

Der Ausguß enthält von oben ausgehend einen ersten konvergierenden Abschnitt 1, welcher sich an den Boden 2 einer nicht dargestellten Gießpfanne anschließt. Der konvergierende Abschnitt 1 besitzt einen axialen gewölbten Querschnitt und wirkt mit einem nicht dargestellten feuerfesten Stopfen so zusammen, daß er den Verschluß der Gießpfanne in üblicher Weise bewirkt, er kann jedoch auch ein beliebiges anderes geeignetes Profil haben, vorausgesetzt, daß dieses konvergierend ist. Der konvergierende Abschnitt 1 führt zu einem zylindrischen Abschnitt 3, welcher die engste Stelle mit dem Durchmesser Dc bildet, deren Länge etwa gleich ihrem Durchmesser ist. Am Ende dieses zylindrischen Abschnitts beginnt ein einen Umdrehungskörper bildender divergierender konischer Abschnitt 4, dessen haiber Spitzenwinkel 15° beträgt. Dieser divergierende Abschnitt führt schließlich zu einem sehr kurzen Zylinder 5 mit dem Durchmesser D über eine Abrundung 6, welche als zu dem divergierenden Abschnitt zugehörig angesehen werden kann. Diese Vorrichtung kann natürlich aus einem beliebigen feuerfesten Werkstoff hergestellt werden.

Der dargestellte Ausguß ist z. B. vorgesehen, um bei einem Unterdruck von größenordnungsmäßig 8 mm Hg Stahl zu gießen, welcher sich in einer oben offenen Gießpfanne befindet, deren Aufnahmevermögen 351 beträgt, wobei die größte freie Höhe des Metalls 2 m beträgt. Der Druck Po am Eingang des Ausgusses beträgt etwa 2,4 kg/cm², was dem Druck einer Stahlsäule von 2 m vermehrt um den Atmosphärendruck entspricht.

Ein Faktor K vom Betrag 6 führt zur Wahl eines Verhältnisses zwischen dem Eingangs- und Ausgangsquerschnitt des divergierenden Abschnitts von 0,0275, d. h. zu einem Verhältnis der Durchmesser von 0,166. Diese Beziehung wird erfüllt, wenn die engste Stelle einen Durchmesser Dc von 35 mm und der zylindrische untere Abschnitt einen Durchmesser D von 210 mm erhalten.

Der obige Ausguß gestattet, unter den obigen Bedingungen den in der Gießpfanne enthaltenen Stahl in eine halbflache Kokille zu gießen. Der Strahl spritzt am Ausgang des Ausgusses nicht auseinander, er unterteilt sich jedoch, was keinen großen Nachteil darstellt, da keine Oxydation zu befürchten ist. Die Zerstreuung des Metalls ist so gering, daß das ganze Metall in die Kokille eintritt.

Patentanspruch:

Gießpfanne mit Stopfenverschluß im Boden, dessen Ausguß zum Gießen von flüssigen Metallen im Vakuum in Aufflußrichtung einen ersten konvergierenden Abschnitt, einen zweiten zylindrischen, die engste Stelle bildenden Abschnitt einen dritten divergierenden Abschnitt und einen vierten zylindrischen Abschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantellinie im dritten Abschnitt (4) mit der Längsachse einen Winkel von 7 bis 18° bildet und der vierte Abschnitt (5) eine im Verhältnis zu seinem Durchmesser nur sehr geringe Länge und eine Übergangszone (6) zum dritten Abschnitt mit großem Krümmungsradius aufweist, wobei das Verhältnis Eingangs- zu Ausgangsquerschnitt des divergierenden Abschnittes (4) durch den Ausdruck

k-

Vakuumdruck

ferrostatischer Druck
+ atmosphärischer Druck

bestimmt ist, in dem der Faktor k einen Wert zwischen 4 und 11 hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1208 851;
USA.-Patentschrift Nr. 1426136.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 507ß27 1.67 © Bundesdruckerei Berlin