DE1483597A1

DE1483597A1 - Consumable head

Info

Publication number: DE1483597A1
Application number: DE19651483597
Authority: DE
Inventors: Labate Michael Donald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-08-05
Filing date: 1965-08-05
Publication date: 1969-10-02

Description

• Patentanwälte
Dipl.-Ιηα R. Beetz u.• Patent attorneys
Dipl.-Ιηα R. Beetz u.

Äl 3,-,C₇₉₃P-XP-, (₅)Äl 3, -, C ₇₉₃ P-XP-, ( ₅ )

Pat.-Anmeldung P Ί483 597.3Patent registration P Ί483 597.3

(L 51 317 VIa/31b²)(L 51 317 VIa / 31b ² )

Michael Donald LaBate, Elwood City, (Pennsylvania), V. St. A.Michael Donald LaBate, Elwood City, (Pennsylvania), V. St. A.

Aufzehrbarer WärmekopfConsumable thermal head

Die Erfindung bezieht sich auf' einen vollständig aufzehrbaren Wärmekopf aus Sägemehl, Dolomit und einem .Bindemittel, für eine zur Herstellung von Metallblöcken dienende Gußform.The invention relates to a fully consumable Heat head made of sawdust, dolomite and a binding agent for a metal block Mold.

Die bekannten aufzehrbaren Wärmeköpfe stellen vielfach keine einwandfreie Aufnahme für das geschmolzene Metall dar und sind häufig nur in einem sehr beschränkten Tetnperaturbe- ™ reich verwendbar. Bei diesen bekannten Wärmeköpfen ist im übrigen ebensowenig wie bei dem aus nicht aufzehrbarem Material hergestellten Wärmeköpfen Vorsorge getroffen, um ein zu rasches Abkühlen des vom Wärmekopf umschlossene Metalles zu verhindern, Die Abkühlung des vom Wärmekopf umschlossenen Metalles wird zwar gegenüber dem unteren Bereich des Metallgußblockes verzögert, jedoch häufig nur um eine so kleine' Zeit- und damit Temperaturspanne, daß im Bereich des Wärmekopfes oft nicht mehr das zum Ausfüllen von Sprüngen, Rissen undThe known consumable heat heads often do not represent a perfect receptacle for the molten metal and are often only in a very limited temperature range richly usable. In the case of these known heat heads, there is just as little as in the case of the non-consumable material Manufactured thermal heads take precautions to prevent the metal enclosed by the thermal head from cooling too quickly prevent the cooling of the metal enclosed by the thermal head compared to the lower area of the cast metal block delayed, but often only by such a small 'time and therefore temperature span that in the area of the thermal head often no longer that to fill in cracks, cracks and

909840/0421909840/0421

Lunkern in dem sich verfestigenden Metallblock notwendige geschmolzene Metall vorhanden ist. Aufzehrbare Wärmeköpfe müssen im übrigen die Schmelztemperaturen unterschiedlicher Metalle aushalten können und ihre Lage auf der Gußform beibehalten, dürfen also nicht auf dem eingegossenen Metall "wegschwimmen", Wesentlich ist ferner, daß ein derartiger Wärmekopf die Abkühlung des Metalls so stark verzögert, daß die sich sonst im Gußblock bildenden Sprünge, Blasen und dergleichen von nachfließendem geschmolzenem Metall ausgefüllt werden. Ein Wärmekopf der genannten Art muß ferner aus einem Material bestehen, das kurz nach dem Erstarren des Gußblockes vollständig aufgezehrt und/oder zersetzt wird.Blowholes in the solidifying metal block are necessary molten metal is present. Consumable heat heads must also have different melting temperatures Can withstand metals and maintain their position on the mold, must therefore not "float away" on the cast metal. It is also essential that such a Thermal head delays the cooling of the metal so much that the cracks, bubbles and cracks that otherwise form in the cast block the like filled in by flowing molten metal will. A thermal head of the type mentioned must also consist of a material that shortly after solidification of the ingot is completely consumed and / or decomposed.

Ein bekannter aufzehrbarer Wärmekopf der eingangs genannten Art enthält Sulfitablauge als Bindemittel.A known consumable thermal head of the type mentioned at the beginning contains sulphite waste liquor as a binder.

m Es wurden auch Blockformaufsätze mit anderen Bindemitteln, wie Natriumsilikat· und Kunstharz bekannt, die zum Teil auch exothermische Einsätze aufweisen, jedoch nicht vollständig aufzehrbar sind, weil hohe Gehalte an nicht aufzehrbarem, feuerfestem Material dies verhindern. Soweit solche Blockformaufsätze exothermische Einsätze tragen, ist das exothermische Material an der Oberfläche der Einsätze sofort direkt der Umgebung ausgesetzt, um dort gezündet zu werden. Die exothermische Wirkung ist daher nach kurzer Zeit beendet. . m were also block form attachments with other binders such as sodium silicate · and resin known that have partly exothermic inserts, but are not completely aufzehrbar because not aufzehrbarem high levels of refractory material prevent it. Insofar as such block mold attachments carry exothermic inserts, the exothermic material on the surface of the inserts is immediately exposed directly to the environment in order to be ignited there. The exothermic effect is therefore over after a short time. .

9098407042190984070421

U8.3597U8.3597

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen aufzehrbaren Wärmekopf aus Sägemehl, Dolomit und einem Bindemittel so auszubilden, daß er die vorstehend genannten, weitgehend gegensätzlichen Forderungen besser als die bekannten Wärmeköpfe erfüllt. The invention is based on the object of designing a consumable thermal head made of sawdust, dolomite and a binding agent in such a way that it meets the above-mentioned, largely contradicting requirements better than the known thermal heads.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß er als ein aus zwei Seitenteilen und zwei Stirnteilen bestehender Rahmen aus etwa 15 % Sägemehl, etwa $h $ Dolomit bzw. Rohdolomit und bis zu etwa 31 % Natriumsilikat oder aus etwa 17 /o Sägemehl, etwa 61 ;o Dolomit und etwa 22 $> Harnstoff-Formaldehyd-Harz ausgebildet ist und in den Rahmenteilen völlig eingeschlossene Einsätze aus exothermischem Material enthält.According to the invention, this object is essentially achieved in that it consists of a frame consisting of two side parts and two front parts made of about 15 % sawdust, about $ h $ dolomite or raw dolomite and up to about 31% sodium silicate or about 17% sawdust, about 61; o dolomite and about 22 $> urea-formaldehyde resin and contains completely enclosed inserts made of exothermic material in the frame parts.

Das vom Wärmekopf umschlossene Metall wird so von den in den Rahmenteilen völlig eingeschlossenen Linsätzen aus exothermischem Material lange genug im geschmolzenen Zustand gehalten und auf diese Weise die Bildung von Sprüngen, BIasen u. dgl* im Gußstück verhindert. Mit Hilfe von Einsätzen aus exotherinischein Material, wie sie anhand des Ausf'ührungsbeispiels erläutert werden, lessen sich Temperaturen von über 1700° C erzeugen.The metal enclosed by the thermal head is thus absorbed by the inserts of exothermic material completely enclosed in the frame parts long enough in the molten state held and in this way the formation of cracks and bubbles and the like * prevented in the casting. With the help of inserts made of exothermic material, as shown in the exemplary embodiment explained, temperatures of over 1700 ° C can be generated.

Dei Verwendung derartiger Einsätze aus exothermischem Material erzeugt man in einem gewünschten Bereich innerhalb des ';,ärmekopfps Temperaturen, die böller als die des gesehmol—The use of such inserts from exothermic Material is created in a desired area within des';, ärmekopfps Temperatures that are firmer than those of the gesehmol—

909840/0421909840/0421

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

zenen Metalls liegen, so daß die Abkühlung des vom Wärmekopf umschlossenen Metalls verzögert wird und das Metall im Wärmekopf allmählich von unten nach oben erstarrt.zenen metal, so that the cooling of the thermal head enclosed metal is delayed and the metal in the thermal head gradually solidified from the bottom up.

Diese und weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines anhand der, Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiels hervor. Es zeigen:These and further details of the invention can be taken from the following description of one which is explained with reference to the drawing Embodiment emerges. Show it:

^ Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsge^ Fig. 1 is a perspective view of the erfindungsge

mäßen aufzehrbaren Wärmekopfes;moderate consumable thermal head;

Fig. 2 eine Ansicht eines Seitenteils des Wärmekopfes;Fig. 2 is a view of a side part of the thermal head;

Fig. 3 eine Ansicht eines Stirnteils des Wärmekopfes;3 is a view of a front part of the thermal head;

Fig.. k einen Schnitt längs der Linie k-k der Fig. 2;FIG. K shows a section along the line kk of FIG. 2;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 5}Fig. 5 is a section along the line 5-5 of Fig. 5}

Fig. 6 einen Schnitt durch den oberen Teil einer Gußform mit aufgesetztem Wärmekopf und eingegossenem Metall.6 shows a section through the upper part of a casting mold with a thermal head attached and a molded one Metal.

k Der in Fig. 1 veranschaulichte aufzehrbare Wärmekopf ent-k The consumable thermal head illustrated in FIG.

• hält zwei einander gegenüberliegende, längliche. Seitenteile 10 und 11 und zwei einander gegenüberliegende Stirnteile 12 und 13. Die Seitenteile 10 und 11 sowie die Stirnteile 12 und 13 sind jeweils identisch ausgeführt und bestehen aus Material, das kurz nach der Verfestigung von in den Wärmekopf eingegossenem Metall vollständig aufgezehrt und/oder zersetzt wird. Die Seitenteile 10 und 11 sind etwa in der ,Mitte zwischen ihren oberen Kanten 16 und ihren unteren Kanten 17 mit seitlichen• holds two opposite, elongated. Side panels 10 and 11 and two opposite end parts 12 and 13. The side parts 10 and 11 and the end parts 12 and 13 are each designed identically and consist of material that is cast into the thermal head shortly after solidification Metal is completely consumed and / or decomposed. The side parts 10 and 11 are approximately in the middle between their upper edges 16 and their lower edges 17 with lateral

909840/0421909840/0421

Ansätzen 14 und 15 versehen, während die Stirnteile 12 und im Bereich der oberen Kante 20 und der unteren Kante 21 je zwei seitliche Ansätze 18 und 19 aufweisen. Die Seitenteile 10 und 11 sind im Bereich ihrer unteren Kante 17 mit eingebetteten metallischen Klammern 22 versehen, während die Stirnteile 12 und 13 an ihren unteren Kanten 21 rechteckige metallische Klammern 23 tragen. Statt dessen können an den unteren Kanten 17 und 21 auch Ausnehmungen vorgesehen sein, wobei die Klammern 22 und 23 innerhalb dieser Ausnehmungen an- λ geordnet sind.Approaches 14 and 15 provided, while the front parts 12 and in the area of the upper edge 20 and the lower edge 21 each have two lateral approaches 18 and 19. The side parts 10 and 11 are provided with embedded metallic brackets 22 in the area of their lower edge 17, while the front parts 12 and 13 have rectangular metallic brackets 23 on their lower edges 21. Instead, 17 and 21 also recesses may be provided at the lower edges, the brackets 22 and 23 Toggle within these recesses are ordered λ.

Die Seitenteile 10 und 11 und die.Stirnteile' 12 und 13 des aufzehrbaren Wärmekopfes bestehen aus einem Material, das brennbare Bestandteile enthält, wie Sägespäne, Holzspäne, Reishüllen, Weizenkerne oder dergleichen, ferner Bestandteile, die sich zu einem feinen Pulver oder in körnige Form zersetzen, wie Sand, granulierte Schlacke, pu-lverförmigen Dolomit oder pulverförmigen gebrannten Ton. Geeignete Bestand- teile von beiden Gruppen werden bei Anwesenheit eines Binde- \ mittels kombiniert, das beispielsweise Natriumsilicat enthalten kann oder auf Harzbasis aufgebaut sein kann, wie Harnstoff-Formaldehyd, Eine geeignete Materialmischung enthält beispielsweise 18 kg (15 #) Sägemehl, 6^ kg (5^ $) Rohdolomit und 36 kg (31 $) Natriumsilicat. Diese Mischung kann dadurch abgewandelt werden, daß man· statt des Sägemehls eine gleiche Menge feiner Holzspäne, Reishüllen· oder WeizenkörnerThe side parts 10 and 11 and die.Stirnteile '12 and 13 of the consumable thermal head consist of a material that contains flammable components, such as sawdust, wood shavings, rice hulls, wheat kernels or the like, as well as components that turn into a fine powder or in granular form decompose, such as sand, granulated slag, powdery dolomite or powdery baked clay. Suitable constituents parts are combined in the presence of a binder \ means that can, for example, sodium silicate include, or can be constructed based on resin such as urea-formaldehyde, a suitable material mixture contains for example, 18 kg (15 #) sawdust from two groups, 6 ^ kg (5 ^ $) raw dolomite and 36 kg (31 $) sodium silicate. This mixture can be modified by adding an equal amount of fine wood chips, rice hulls or wheat grains instead of sawdust

9098 4 0/04 219098 4 0/04 21

H83597H83597

zugibt. Eine weitere Abwandlung erhält man durch Ersatz des Dolomite durch eine gleiche Menge von Sand, granulierter Schlacke oder feingemahlenem gebrannten Ton. Anstelle der 36 kg Natriumsilicat können als Bindemittel 22,5 kg Kunstharz auf Harnstoff-Formaldehyd-Basis Verwendung finden. Die letztgenannte Mischung kann im wesentlichen aus 17 $ Sägemehl, etwa 61 $> Dolomit und 22 # Kunstharz auf* Harnstoff-Formaldehyd-Basis bestehen. Diese Mischung trocknet und ^ setzt sich und bildet ein dauerhaftes Gefüge, nachdem entweder einzelne Bestandteile zu einem Wärmekopf vereinigt sind oder die Mischung unmittelbar in die Form eines Wärmekopfes gebracht ist. Dieser Wärmekopf hält das geschmolzene Metall während seiner Abkühlung und Gefügeformation und wird danach aufgezehrt und/oder zersetzt.admits. Another modification is obtained by replacing the dolomite with an equal amount of sand, granulated slag or finely ground burnt clay. Instead of 36 kg of sodium silicate, 22.5 kg of synthetic resin based on urea-formaldehyde can be used as a binder. The latter mixture can consist essentially of 17 $ sawdust, about 61 $> dolomite and 22 # urea-formaldehyde-based synthetic resin. This mixture dries and settles and forms a permanent structure after either individual components have been combined to form a thermal head or the mixture has been brought into the shape of a thermal head. This thermal head holds the molten metal during its cooling and structural formation and is then consumed and / or decomposed.

Wärmeköpfe, die aus den erläuterten Materialien hergestellt sind, tragen zur Temperatur des geschmolzenen Metalls bei ihrer Aufzehrung nicht bei, sondern wirken nur in übli-P eher Weise als Wärmeköpfe, die sich von selbst auflösen, nachdem sie ihre Funktion erfüllt haben. Es ist nun jedoch wünschenswert, das geschmolzene Metall während einer genügend langen Zeit in den Wärmeköpfen im geschmolzenen Zustand zu halten, um eine einwandfreie Abkühlung und Gefügeformation des Metalls in der Form darunter zu ermöglichen, so daß keine Sprünge, Lunker und Blasen im Gußblock entstehen.Thermal heads made from the materials discussed contribute to the temperature of the molten metal do not contribute to their consumption, but only act in a more ugly way than heat heads that dissolve by themselves afterwards they have fulfilled their function. However, it is now desirable to have the molten metal during a sufficiently to keep it in the molten state in the heating heads for a long time to ensure proper cooling and microstructural formation of the metal in the mold underneath, so that no cracks, voids and bubbles arise in the cast block.

Der aufzehrbare Wärmekopf enthält zu diesem Zweck ausThe consumable thermal head contains for this purpose

909840/0 421909840/0 421

exothermischem Material bestehende Teile 24 und 25» die an Stellen angeordnet sind, an denen sie-besonders wirksam da zu beitragen, die Temperatur des im Wärmekopf enthaltenen geechmolzenen Metalls aufrechtzuerhalten. ■ Exothermic material existing parts 24 and 25 »which are arranged in places where they-particularly effective to contribute to maintaining the temperature of the ge e-molten metal contained in the thermal head. ■

Das exothermische Material kann beispielsweise folgende Zusammensetzungen aufweisen:The exothermic material can be, for example, as follows Have compositions:

FeO- — 9,50 # Al , 23,48 #FeO- - 9.50 # Al, 23.48 #

^Fe2°3~" :*""""" 35,28$ ^A12°3 14,46$ ^Fe 2 ° 3 ~ ": *""""""$ 35.28 ^A1 2 ° 3 $ 14.46

₂--- .--.: 2,48% CuO 1,20 #· ₂ --- .-- .: 2.48% CuO 1.20 #

HnO-—. -« ■ 0,37 $> NaCL 4,75 1° ·ENT-. - «■ $ 0.37> NaCL 4.75 1 ° ·

CaO-; ——— 1,40 # Zündverlust- 5,02 $> CaO-; --- 1, 40 # Zündverlust- 5.02 $>

MgO ;«-_* 2,06 % MgO ; «-_ * 2.06 %

In den. Fig. 2 und 3 sind die exothermischen Teile 24 und 25 gestrichelt veranschaulicht. Die Teile 24 sind angrenzend an die untere Kante 17 der Seitenteile 10 und 11 vorgesehen, während die Teile 25 mehr im mittleren Bereich der Stirnteile 12 und 13 des Wärmekopfes vorgesehen sind. Die Herstellung der Seitenteile 10 und 11 und der Stirnteile 12 und 13 erfolgt beispielsweise im Gießverfahren aus dem erläuterten Material, wobei die Klammern 22 und 23 sowie die Teile 24 und 25 aus exotherraischetn Material in der richtigen Lage gehalten werden. Die Teile 10 bis¹ 13 werden dann in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise zusammengesetzt. Sie sind an ihren Außenseiten mit in Längsrichtung verlaufenden Nuten 26 und 2? versehen, die an In the. 2 and 3, the exothermic parts 24 and 25 are illustrated by dashed lines. The parts 24 are provided adjacent to the lower edge 17 of the side parts 10 and 11, while the parts 25 are provided more in the central area of the front parts 12 and 13 of the thermal head. The side parts 10 and 11 and the front parts 12 and 13 are produced, for example, by casting from the material explained, with the clips 22 and 23 and parts 24 and 25 made of exothermic material being held in the correct position. The parts 10 and ¹ 13 are then assembled in the manner shown in Fig. 1 manner. They are on their outer sides with longitudinal grooves 26 and 2? provided that at

909840/0421909840/0421

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

— ο —- ο -

den Ecken des Wärmekopfes aneinanderstoßen, so daß aus Stahl bestehende Bänder oder Drähte um die vier Wände des Wärmekopfes gelegt und durch Klammern 29 miteinander verbund en-.werden können. Die Seitenteile und Stirntell.e greifen an den Ecken jeweils mit den Ansätzen 14, 15» 18 und 1,9 ineinander.The corners of the thermal head butt against each other so that strips or wires made of steel around the four walls of the thermal head placed and connected to one another by brackets 29 can. The side parts and front parts interlock at the corners with the shoulders 14, 15 »18 and 1,9.

Der auf diese Weise hergestellte aufzehrbare Wärmekopf wird in der aus Fig. 6 ersichtlichen Weise auf eine Gußform MThe consumable thermal head produced in this way is placed on a casting mold M in the manner shown in FIG

^ aufgesetzt und mit dieser beim Einfließen des geschmolzenen Metalls durch die Klammern 22 und 23 verbunden.· Der Wärmekopf hält das geschmolzene Metall, während die Innenseiten des Warmekopfes wegbrennen .und die aus exothermischem Material bestehenden Teile 2k und 25 freilegen. Diese zünden daraufhin und halten das Metall während eines gewünschten Zeitraumes noch im geschmolzenen Zustand. Der Wärmekopf ist so ausgebildet und die Materialien sind so gewählt, daß die Aufzehrung des Wärmekopfes so erfolgt, daß der Wärmekopf das Metall^ attached and connected to this when the molten metal flows in by the clips 22 and 23. The thermal head holds the molten metal while the insides of the thermal head burn away and expose the parts 2k and 25 made of exothermic material. These then ignite and keep the metal in the molten state for a desired period of time. The thermal head is designed and the materials are selected so that the consumption of the thermal head takes place in such a way that the thermal head removes the metal

fe hält, während es im geschmolzenen Zustand ist, während unmittelbar nach der Verfestigung des Metalls unter Bildung eines einwandfreien Gußblockes der Wärmekopf einschließlich der Stahldraht- bzw. Stahlstreifenumhüllung vollständig aufgezehrt und/oder zersetzt ist. Die aus den Fig. 1, 2 und k ersichtlichen Metallhandgriffe 30 dienen zur leichteren Handhabung des Wärmekopfes.Fe holds while it is in the molten state, while immediately after the solidification of the metal with the formation of a flawless cast ingot, the thermal head including the steel wire or steel strip covering is completely consumed and / or decomposed. The metal handles 30 shown in FIGS. 1, 2 and k are used for easier handling of the thermal head.

Der in der vorstehenden Tabelle als "Zündverlust" bezeichnete Anteil des exothermischen Materials kann zu denThe one referred to as "Ignition Loss" in the table above Part of the exothermic material can lead to the

90984 0/042190984 0/0421

U83597U83597

■- 9 -■ - 9 -

^einzelnen Materialien oder zu einem oder mehreren von ihnen hinzugefügt werden, so daß sich 100 $ ergeben. Die wesentliche)! Merkmale der Erfindung liegen in der für den Wärmekopf verwendeten Mischung, sowie in der Verwendung exothermisoher Einsätze im Wärmekopf.^ individual materials or one or more of them added to make $ 100. The essential)! Features of the invention reside in the mixture used for the thermal head, as well as in the use of exothermic heat Inserts in the thermal head.

909840/0421909840/0421

Claims

1. Consumable heat head made of sawdust, dolomite and a binder, characterized in that it consists of a frame made of about 15% sawdust, about $ k $> dolomite or raw dolomite and up to about 31 # sodium silicate or from about 17 % sawdust, about 61 # dolomite and about 22 # urea-formaldehyde resin and contains completely enclosed inserts (Zh _r 25) made of exothermic material in the frame parts.

2. Thermal head according to claim 1, characterized in that the inserts (zk, 25) made of exothermic material in the lower half of the frame parts (10, 11, 12, 13) are arranged.

3 · Thermal head according to claim 1 or 2, characterized in that the inserts (2k, 25) have the following composition:

FeO $ 9.50> Al _; 23.48 %

35t28 # ^A1 2 ° 3

₂ 2.48 # CuO - 1.20

MnO 0.37 S ^ NaCL- 4.75

CaO $ 1.40> ignition loss 5.02

MgO 2.06 %

909840/0421

' '^U0 Unterlagen (Art.7.%I Abs 2 Kr.l S^ 3des&uiminssaos.ν. ' ' ^ U0 documents (Art. 7.% I Abs 2 Kr. L S ^ 3 des & uiminssaos. Ν.