DE1483630A1 - Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen,langgestreckten Koerpern aus einem Metall durch kontinuierliches Giessen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen,langgestreckten Koerpern aus einem Metall durch kontinuierliches GiessenInfo
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Description
DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL-ING. GONTHER KOCH
• MÜNCHEN 2, 30. September 1968
P 14 83 630*7 υπ»«ZHCHEN5 7930 _ Dr
Verfahren zur Herstel3.tmg von rotationssymmetrischen, langgestreckten
Körpern aus einem Metall durch kontinuierliches
Gießen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen, langgestreckten Körpern
aus einem Metall, insbesondere Stahl, durch kontinuierliches Gießen mit Hilfe einer gekühlten Gießform, die um ihre im
wesentlichen senkrechte Achse rotiert, und mit einem Speisungsstrahl flüssigen Metalls.
Ein Verfahren dieser Art let lotreite bekannt. Ea dient tür
Herstellung von Rohren oder Hohlkörpern. Hierbei wird das flüssige Metall derart in eine rotierende Form eingeführt,
daß es sich unter der Wirkung der Zentrifugalkraft auf dem
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Unterlaoen (Art. 711 ad«. 2 Nr.
Unterlaoen (Art. 711 ad«. 2 Nr.
Mantel der Form niederschlägt. Eb handelt sich hier um ein Zentrifugiergießverfahren. Der Metallstrahl wird in radialer
Richtung auf eine Höhlung im Mantel der Form gerichtet, um sicherzustellen, daß die Zentrifugalkräfte auf den Gießstrahl
zur Bildung eines Hohlkörpers einwirken können.
Durch die vorliegende Erfindung sollen jedoch nicht Rohre gegossen werden sondern runde Vollstäbe, die zur Herstellung
von schweißnahtlosen Rohren verwendet werden sollen.
Ss ist bekannt, schweißnahtlose Stahlrohre durch Ausdrehen
nach bekannten Verfahren gegossener Eisenknüppeln auf der
Drehbank herzustellen.
Ein wirtschaftliches Veriahren zum kontinuierlichen Gießen
voller Rundstäbe muß folgenden Bedingungen genügen:
1) Di3 äußere Oberfläche des Sundstabs muS so beschaffen
sein, daß sin Abdrehen derselben vor dem Verwalzen zu
Röhren nicht erforderlich ist.
2) Auch im Zentrum des Rundstabse muß die Qualität des Metalls
hervorragend sein, weil ea sonst nicht miiglioh Ιοί,
hieraus Röhre von guter Qualität hörsuetallsn.
Dia zweite Bedingung iat aehr schwer au realisieren, weil
bei einem kontinuierlichen GiaSTerfabrsn di* üchliaga ni.^hx
gewalzt werden, so dad dia Quail cät das Irvr.c-ren. d^s '3.OnZ.-:" %s
allein von den -3i23fcedingungen bestirriL; wi-d.
309S3a/03SC
COPY
BAC ORIGINAL
Es ist bekannt, obwohl das einige zusätzliche Schwierigkeiten mit sich bringt, durch kontinuierliches nicht-drehendes Gießen
Stahlrundstäbe herzustellen. Es scheint jedoch nicht, daß die bis heute mit diesen bekannten kontinuierlichen Gießverfahren
hergestellten Stahlrnndstäbe genügend gute Eigenschaften aufweisen,
um direkt zu Rohren, Stangen, Profilteilen oder Drähten durch die traditionellen Verfahren verarbeitet zu werden.
Sie weisen nicht nur häufig Risse an der Oberfläche sondern darüberhinaus auch Lunker im mittleren Bereich auf, die bei
Rohren zu schweren Fehlern, führen.
Obwohl versucht wurde, durch traditioneile kontinuierliche
Gießverfahrsn Rundstäbe herzustellen, die erstklassige Eigenschaften
aufweisen, ist es bis heu^a nicht möglich gewesen,
sie in industrieller Art und .Weise anzuwenden, denn die verhältnismäßig
hohen Kosten der Umwandlung eines Rundstabes zum Rohr bewirken, daß selbst eine offenbar geringe Erhöhung
des Prozentsatzes von Ausschußrohren genügt, um die Ersparnisse, die durch die Herstellung von Rundstäben durch kontinuierliches
Gießen erzielt wurden, auszugleichen oder sogar zu überschreiten, wenn diese Rundstäbe sich von dem Gütegrad
der Knüppel entfernen, die gemäß traditionellen Verfahren hergestellt werden.
Die Anmelderin hat ein neuartiges Verfahren entwickelt, das es gestattet, das kontinuierliche Gießen von Rundstäben,
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co?v BAD
^e aus
, dtiroBittitaifen, von denen Au« *i
ΐ·η, di# kit fitlf· roa BuÄde-fcftben er*ielt wurden, dl· durch
die «ur Zeit Genuteten Verfahren hergestellt werden. -
Ausgehend von einen Ttrfahren der eingang· genannten Art,
schlägt die Erfindung vor, daß zur Herstellung von vollen Rundβtaben der Speisungestrahl der oberen Stirnseite des
sich bildenden Gußrohlings an einem feststehenden Punkt, der exzentrisch zur Achse der GieSforBi litgt, eugefUhrt
wird. ■" '' '"■'■'■■'
Vorzugsweise kann der Strahl für die Bildung des Gudrohlings auf dielen an einen Punkt auftreffen, der auf
ftufleren Drittel seines Haäiu· liegt.
gen Metalle eine waagerechte ee«phwindigkeit*koiiponent· «u
verleihen, die aenkreoht £iöki^ittB:4*r^ififo«l'Xi«iEt, :'^'
der durch den Auftreffjrunkt v^rl#üft. ' ' '
<
Gemäß einer bevorzugten Auaitttanogsforit der Erfindung wird
dem Strahl flüssigen Metall· eine waagerechte Geschwind!*-
keitakomponente verliehen, die von der Tangentialgeschwindigkeit des Guörohlinga am AuftreffpunJct des SufielÄhle· abweioht,
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um bo «ine Drehung dee noch flüssigen feiles des Metalls
im Verhältnis sub GuBrohling su schaffen.
Vorzugsweise wird der Guflrohling naoh seinem Austritt aus
der form durch Besprühen mit Wasser gekühlt, das von festen Strahlen ausgeht» was den Vorteil einer ausgezeichneten Verteilung der Kühlwirkung auf den Umfang des GuSrohlings hat*
'I
Genauso könnte esenfalls da« Kühlen des Ouflrohlings hei
seines Austritt aus der Gießform alt Hilfe von Strahlen erfolgen, die sieh Bit einer von der Geschwindigkeit des GuB-rohlinga abweichenden Geschwindigkeit üb diesen herum drehen.
Die Gießform kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines
Metalls ausgeführt werden, das ein guter Wärmeleiter ist, wie etwa Kupfer. Sie wird durch einen starken Wasserumlauf
gekühlt.
Vorteilhafterweise weist die Gießform eine stumpfkegelige 7orm Bit geringes Auseinandergehen auf, wobei die kleine
Basis des Stumpfkegeis am unteren fell liegt.
Die Umlaufgeschwindigkeit der Gießform kann innerhalb ziemlich weiter Grenzen aohwanken, beispielsweise zwischen 50
und 200 Umdrehungen je Minute, wobei die bevorzugten Umlaufgeschwindigkeiten bei ungefähr 70 bis 100 Umdrehungen je
Minute liegen.
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Die Ausziehgeschwindigkeit des Gußrohlings hängt selbstverständlich von dessen Durchmesser ab. Als Richtlinie
sei gesagt, daß die Anmelderin ausgezeichnete Ergebnisse J mit Auszugsgeschwindigkeiten in der Größenordnung von 60
bis 80 cm je Hinute für Gußrohlinge erzielt hat, die einen
Durohmesser von 140 'mm hatten. Jedoch können höhere Auszugsgeschwindigkeiten gemäß der Erfindung angewendet werden*
Die Untersuchung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Rundstäbe ergibt praktisch keinerlei Oberflächenfehler und makrographische Schnitte «eigen keinerlei
Lunker oder merkliche Forenbildung in der Achse des Gußrohlings.
Diese bemerkenswert guten Ergebnisse sind auf die erfindungsgemäße Kombination der Drehung der Gießform und der Speisung
mit geschmolzenem Metall durch einen Strahl zurückzuführen,
dessen Auftreffpunkt gegenüber der Achse der Gießform exzentrisch 1st.
In der Tat führt das Weglassen des einen oder des anderen der beiden Merkmale zu Ergebnissen, die bezüglich der Qualität des erzeugten Gußrohlings gans klar geringer sind.
Es scheint daß die Gute der erzielten Ergebnisse im Verhältnis zu den Rundstäben, die mit üblichen Verfahren kontinuierlichen Gießens hergestellt wurden, durch eine sehr hohe
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ORIGINAL INSPECTED
(jitichaiäfligkeit in dir Here teilung der festen Wand d£e
erklärt werden kann, 4fr während des itkttfi«
Diese große Eegelmäeeigkeit in der Bildung der Wand de«
GuÖroblinga scheint bei dem erfindungegemäßen Verfahren
auf die Tatsache zurüokzuftihren zu sein, daß der Strahl flüssigen Metalle auf einen sich ständig erneuernden Punkt
des Gußrohlings auftrifft, wo ein ziemlich schneller Temperaturabfall erfolgt, was die abschabenden Wirkungen des
Strahles flüssigen Metalls auf die bereits verfestigten Teile des Rohlings verhütet.
Es ist in der Tat bekannt, daß eine der wesentlichen Sorgen bei den nicht drehenden kontinuierlichen Gießverfahren darin
besteht, Unregelmässigkeiten in der Bildung der Wandung des
Gußrohlinge zu verhüten, Ttoregelmässigkeiten, die zum großen
Teil durch die"Tatsache zu erklären sind, daß der Zufuhrstrahl
für den ÖuBrohling eitlem sehr unstabilen Pfad verläuft, was
ihn dazu bringt, unregelmässig an den Wandungen des Rohlings
entlangeulauf«(l und an gewissen Stellen das erneute Schmelzen
des Metal}.· hervorzurufen, da« sich gerade verfestigt hat*
Bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann auch festgestellt werden, daß die Schlacke und die anderen
vom Spoiiungsstrahl des geschmolzenen Metalles mitgerissenen
Unreinheiten sich zwangsläufig in dem mittigen Hohlraum
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der Umlaufparabel sammeln, die von der freien Oberfläche des Metalle gebildet wird. Sie Unreinheiten können demgemäß feine Fehler auf der äußeren Oberfläche dee Gußrohlinge
bilden, wie dae der Pail bei statischen kontinuierlichen
Gießverfahren ist. Außerdem können diese Unreinheiten licht herausgenommen werden, weil sie sich an einem sehr gut zugänglichen Punkt sammeln.
Die Tatsache, daß dem Metallzufuhrstrahl für den Gußrohling gemäß einem bevorzugten Merkmal der Erfindung eine waagerechte Komponente von einer Geschwindigkeit verliehen wird,
die von der Tangentialgeschwindigkeit der Gießform am Auftreffpunkt verschieden ist, gestattet es, dem flüssigen
Metall, das sich in dem Gußrohling in der Verfestigung befindet, eine relative Drehbewegung im Verhältnis zum Gußrohling zu geben, der selbstverständlich mit der Umlaufgeschwindigkeit der Gießform mitgenommen wird. Diese Drehbewegung des festgewordenen Teiles des Rohlings im Verhältnis
zum flüssigen Metall, das er enthält, trägt ebenfalls in sehr wirksamer Weise zu einer außergewähnlioh regelmäßigen
Ausbildung der Wandungen des Gußrohlings bei.
Die Umlaufgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den festen und flüssigen Teilen des Gußrohlings drückt sich durch die Tatsache aus, daß die Verfestigungsdendriten des Gußrohlinge
nicht radial angeordnet sind, sondern einen gewissen Winkel mit der radialen Richtung des Gußrohlings bilden, was einen
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sehr günstigen Einfluß auf den guten Aufbau des Kernes des Rohlings hat.
Die vorliegende Erfindung bezieht sioh auch auf ein neuartiges industrielles Erzeugnis, das durch einen Gußrohling dargestellt wird, der durch das beschriebene kontinuierliche
Gießverfahren hergestellt ist, wobei dieser Gußrohling gegebenenfalls durch die Tatsache gekennzeichnet sein kann,
daß seine dentrischen Strukturen im Verhältnis zu den radialen Richtungen seiner Querschnitte geneigt sind.
Als Beispiel sei erwähnt, daß die Anmelderin im kontinuierlichen Gießverfahren Stahlrundstäbe hergestellt hat, die
sofort verwendbar sind, um Rohre nach den folgenden Merkmalen herzustellen! die Rundstäbe werden in einer Gießform
hergestellt, die einen Durchmesser von 140 mm hat. Die Drehgeschwindigkeit der Gießform beläuft sioh auf 70 Umdrehungen
je Hinute, wobei der flüssige Metallstrahl auf den Gußrohling an einem Punkt auftritt, der ungefähr 10 mm von der
Wandung der Form entfernt liegt. Die Auszugsgeschwindigkeit des Guflrohlings beläuft sich auf 70 bis 80 om je Minute.
eine Gießform mit einem Durchmesser von 90 mm und einer
100 Umdrehungen/Minute dreht. Der Gußrohling wird mit Hilfe
von Stahl der Güteklasse B hergestellt.
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Der Gußrobling wird mit einer Geschwindigkeit von 110 cm
je Minute ausgezogen; er wird am Austritt aus der Gießform
durch Besprühen aus festen Düsen mit einer Mengenabgabe von 6-8 Kubikmeter Wasser/Stunde gekühlt.
Der Auftreffpunkt des Zufuhrmetallstrahles ist auf ungefähr 15 mm von der Wandung von der Form zentriert.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung wird Stahl der Güteklasse C in der gleichen
Gußform von 90 mm Durchmesser und 220 mm Höhe mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 90 Umdrehungen je Minute gegossen.
Die Auszugsgeschwindigkeit beläuft sich auf 1 φ je Minute,
der Gußrohling wird bei seinem Austritt aus der Gießform nicht gekühlt und der Auftreffpunkt des Speisungsstrahles
liegt ungefähr 5 mm vom Rand der Gußform weg.
Die Gußrohlinge von kreisförmige» Querschnitt, die gemäß
der Erfindung erzielt wurden, weisen dank ihres besonderen Aufbaus infolge ihres Herstellungeverfahres große Vorteile
auf, wenn sie für gewisse andere Anwendungsgebiete als die konventionelle Herstellung von Bohren verwendet werden, bei
denen sie gestatten, Fertigerzeugnisse ganz besonders hoher Qualität zu erzielen.
Ein erstes Anwendungsgebiet dieser Gußrohlinge besteht darin, sie in Stücke zu zerschneiden, um Knüppel herzustellen, die
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direkt verwendbar sind, um beliebige Profile durch Heißziehen zu schaffen, insbesondere durch Heißziehen unter Verwendung
von Glas als Schmiermittel.
Ein weiteres Anwendungsgebiet der Gußrohlinge von kreisförmigem Querschnitt nach der Erfindung besteht darin, sie zu verwenden, um beispielsweise durch Schmieden oder Walzen Stangen
oder Drähte geringen Durchmessers herzustellen.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auch auf Werkstücke, die durch Heißziehen hergestellt werden und insbesondere durch
Ziehen mit Glas als Schmiermittel von Knüppeln ausgehend, die durch Ablängen von Rundstäben hergestellt werden, die
nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren erzielt wurden.
Die Erfindung bezieht sich auch auf Stangen oder Drähte, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie durch Bohren oder
Walzen von Rundstäben hergestellt wurden, die gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurden.
Schließlich hat die Erfindung den Zweck, ein Gerät zu schaffen,
um das vorstehend beschriebene Verfahren durchzuführen, das durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß es im Kombination
aufweist: eine gekühlte Gießform, die in ihrer Drehung um eine Achse mitgenommen wird, die im wesentlichen senkreoht
ist, ein Mittel, um einen Strahl flüssigen Metalls an einem exzentrischen Punkt in der Sähe des oberen !Teiles der Gießform
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auftreffen eu lasβen und Mittel, um den sich bildenen Gußrohling senkrecht nach unten herauszuziehen.
Es let jedoch selbstverständlich klar, daß die besonderen
Anwendungsgebiete der oben erwähnten Rundstäbe in keiner Weise die Erfindung begrenzen können, die sich auf ein besonderes Herstellungsverfahren von Bundstäben durch kontinuierliche« Gießen bezieht und auf die mit diesem Verfahren
hergestellen Hundstäbe, gleichgültig, welches der Verwendungszweck ist, dem sie später zugeführt werden sollen.
Ebenso ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf Rundstäbe begrenzt ist, die aus "Stahl" hergestellt sind (wobei diese Bezeichnung im strengen Sinne des. Wortes genommen
ist), sondern daß sie alle Rundetfibe umfaßt, die nach dem
fraglichen Verfahren von dem Stahl oder den Legierungen ausgehend hergestellt werden können, deren Schmelztemperaturen
analog denen der üblichen oder speziellen Stähle sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung des Verfahrens unter Hinweis
auf die in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellte Einrichtung zur Ausführung des genannten Verfahrens.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zeigt,
Pig. 2 ist eine Schnittansioht nach der Linie II-II der
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Fig. 3 der in Pig. I dargestellten Vorrichtung,
Pig. 3 let eine Draufsicht auf flg. 2. Pig. 4 ist eine scbematisohe Draufsieht, die die Stellung
des Auftreffpunktes des flüssigen Metallstrahles
im Verhältnis zur Gießform zeigt.
In der Zeichnung ist die form 1 gezeigt, die bo angeordnet
ist, daß sie sich mit Hilfe nicht dargestellter Einrichtungen um ihre Umlaufachse drehen kann.
Diese Form 1 wird vom in das fest mit der Gießform verbundenen Zahnrad 3 eingreifende Hitzel 2 gedreht.
Wie in Pig. 2 gezeigt, wird die Gießform 1 durch Wasser gekühlt, das in Hohlräumen 4 umläuft, die in geeigneter Art
und Weise im Inneren der Gießform vorgesehen sind.
Eine Zuflußrinne 5 führt einen Strahl flüssigen Metalls 6 zu,
der von der Gießform gekühlt wird und den Gußrohling 7 bildet, von dem im Schnitt der Pig. 2 der Mittelteil 8 im nooh
flüssigen Zustand gezeigt ist.
Es ist darauf hinzuweisen, daß infolge der Umdrehung der Gießform die freie Oberfläche 9 des flüssigen Metalls 8 die
Form einer Parabel zeigt, in deren Mitte sich die Schlacke sammelt, die auf diese Art und Weise !Sicht entfernt werden
kann.
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In der Zeichnung sind auch die Zerstäubungsdüsen 11 gezeigt, die das Kühlwasser gegen den Guifohling spritzen, der aus
dem unteren Teil der Gießform austritt.
Es ist darauf hinzuweisen, daß wahrscheinlich infolge der
Drehung des Gußrohlings naoh der Erfindung die Möglichkeit besteht, eine sehr große Menge Kühlwasser zu verspritzen,
die beispielsweise 2 - 3nr Wasser je Tonne gegossenen Metalls
ausmachen kann.
Auf der Zeichnung ist weiterhin gezeigt, wie der Gußrohling nach unten mit Hilfe eine Vorrichtung ausgezogen wird, die
beispielsweise aus zwei Paaren Antriebsrollen 12 besteht, die elastisch gegen den Gußrohling gedrückt werden und auf einem
Gestell 13 angeordnet sind, das in der Drehung durch ein
Ritzel 14 mitgenommen wird und zwar mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit wie der, die dem Rohling durch die Gußform
vermittelt wird.
In der Zeichnung ist auch schematisch dargestellt, wie die
Ritzel 2 und 14, die auf derselben Welle montiert sind, vom Motor 15 mitgenommen werden können.
Um die exzentrische Stellung des Speisungsstromes 6 für
flüssiges Metall im Verhältnis zur Gießform zu zeigen, ist in fig. 4 schematisch die Innenoberfläche la der Gießform,
die Zuflußrinne 5 sowie der Strahl flüssigen Metalls 6 ge-
2eigt* 909838/0360
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EbHnso ist in Fig. 4 der Radius B der Gießform dargestellt,
genauso wie die Abstände D und d, die den Auftreffpunkt des
Speisungsetrahlee 6 auf dem Gußrobling einerseits vom Hittelpunkt der Gußform und andererseits von ihrer Wandung la
trennen.
Wie bereits vorher angegeben wurde, kann die Achse des Speisungsstrahles 6 vorteilhaft im äußeren Drittel des Radius
der Gießform liegen, was bedeutet, daß d geringer ist als R/?.
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Claims (8)
1) Verfahren zur Herstellung von rotationssymmetrischen, langgestreckten
Körpern aus einem Metall, insbesondere Stahl, durch kontinuierliches Gießen mit Hilfe einer gekühlten
Gießform, die um ihre im wesentlichen senkrechte Achse rotiert, und mit einem Speisungsstrahl flüssigen Metalls,
dadurch gekennzeichnet , daß zur Herstellung von vollen Rundstäben der Speisungsstrahl der oberen Stirnseite
des sich bildenden Gußrohlings an einem feststehenden Punkt, der exzentrisch zur Achse der Gießform liegt, zugeführt
wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achse des Speieungsstrahles auf den Gußrohling an einem Punkt auftrifft, der auf dem äußeren Drittel
seines Radius liegt.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Speisungsstrahl eine Komponente waagreohter Geschwindigkeit verliehen wird, die senkrecht zua Radius
der Gußform liegt, die duroh den Auftraffpunkt des genannten
Stahles verläuft.
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!;^;;·, i.Vt.-'i' '■ s. ? NrM Satz 3 des Änderung .ν. γ. 4,'M:^, - 2 -
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4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Speisungsstrahl flüssigen Metalls eine waagerechte
Komponente von einer Geschwindigkeit gegeben wird, die genügend von der Tangentialgeschwindigkeit der Gießform
am Auftraffpunkt des Strahles abweicht, um dem flüssigen
Metall, das in dem sich bildenden Gußrohlung enthalten ist, eine relative Drehgeschwindigkeit im Verhältnis zu
dem genannten Gußrohling zu vermitteln.
5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennz e i c h n e t , daß der Gießform eine Drehgeschwindigkeit vaiiehen
wird, die zwischen 50 und 200 Umdrehungen/min liegt.
6) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gießform eine Umlaufgeschwindigkeit verliehen wird, die zwischen 70 und 100 Umdrehungen/min liegt.
7) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich drehende Gußrohling gekühlt wird, indem an seinem Austrittspunkt aus der Gießform Wasserstrahlen
aufgesprüht werden, die an festen Funkten liegen.
8) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der sich drehende Gußrohling gekühlt wird, indem auf ihn an seinem Austritt aus der Gußform Wasserstrahlen
aufgesprüht werden, die sich um den Gußrohling mit einer
Umlaufgeschwindigkeit drehen, die von der des Rohlings abweicht.
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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