DE1508920C3 - Vorrichtung zum Auskleiden einer Wärmehaube - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auskleiden einer Wärmehaube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Wärmehaube weist im allgemeinen ein Metallgehäuse auf, das mit feuerfesten Materialien, wie Ziegelsteinen, Schamottesteinen oder anderen thermisch beanspruchbaren Isolierstoffen, ausgekleidet ist. Die Wärmehaube ist innen an der Oberseite der Gießform befestigt und wird mit dem erstarrenden Stahl des Blocks nach unten bewegt, nachdem der Block vergossen worden ist und die Blöcke ausgestoßen werden. Durch Vorsehen eines feuerfesten Bodenrings kommt die Bodenfläche der Wärmehaube nicht in Berührung mit dem geschmolzenen Stahl in der Gießform. Ferner werden in der Wärmehaube Deckschichten verwendet, um die feuerfeste Auskleidung beispielsweise aus Schamotte zu schützen und/oder eine zusätzliche Isolierschicht zu schaffen. Eine Auskleidung beispielsweise aus Schamotte ist weich, porös und locker, und um ihre Oberfläche vor mechanischen Beschädigungen und vor einer thermischen Beanspruchung infolge des Temperaturgefälles zwischen dem geschmolzenen Stahl und der Auskleidung zu schützen, wird eine Deckschicht verwendet, so daß die isolierende Auskleidung nicht direkt Temperaturen ausgesetzt ist, die oberhalb ihrer Betriebstemperatur liegen.

In der US-PS 2 988 793 werden entweder die schützende Deckschicht oder der Bodenring oder beide auf der isolierenden Auskleidung und dem Boden des Gehäuses der Wärmehaube mit Hilfe eines in ihr angeordneten Kerns angebracht, zwischen dem und der Auskleidung und/oder auch dem Boden der Wärmehaube ein Formhohlraum geschaffen ist, in den feuerfester Preßstoff eingepreßt wird. Dieser Preßstoff wird als eine wasserenthaltende, verformbare Masse aufgetragen, und nach dem Entfernen eines Kerns, wenn die feuchte Deckschicht auf der Auskleidung und/oder dem Bodenring zurückbleibt, muß dieses feuchte etwa 5 cm stark aufgebrachte Material zwei Stunden lang oder langer sorgfaltig bei geringer Wärmeentwicklung mittels einer Gasflamme oder einer anderen Wärmequelle getrocknet werden.

Obwohl die Verwendung des Preßstoffes vorteilhaft ist, muß in der Praxis die Deckschicht und/oder die Bodenringschicht vor der Verwendung bei diesen vollständig getrocknet werden, um ein explosionsartiges gefährliches Ausspritzen von geschmolzenem Metall aus dem heißen Stahl infolge von eingeschlossenem Dampf zu vermeiden. Das Ausspritzen kann auch zu ungünstigen metallurgischen Eigenschaften des Stahls führen.

Bei einer zu stark getrockneten Deckschicht und/oder einem Bodenring, die zu lange einer zu hohen Trocknungstemperatur ausgesetzt waren, kann das Bindemittel in dem Deckschichtmaterial ausgebrannt werden und damit deren Festigkeit verlorengehen, so daß sich die Deckschicht und/oder der Bodenring von der Auskleidung bei Verwendung der Wärmehaube vor dem Stahlgießer ablösen. Ein Ablösen der Deckschicht und/oder des Rings in der Form kann aber zu Einschlüssen im Stahl führen und kann auch die Ausklei-

, dung und die Wärmehaube selbst beschädigen.
■'-■ Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile der aus der vorerwähnten US-PS bekannten Einrichtung zu "25 vermeiden, insbesondere aber gleichmäßig, regelbar und intensiv auch an den dickeren Stellen der Wärmehaube, beispielsweise an deren Ecken, sowie am Bodenring Wärme zuzuführen, so daß die Vorrichtung auch für eine Serienproduktion geeignet ist. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Auskleiden einer Wärmehaube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs gelöst.

Im Unterschied zu der Einrichtung nach der US-PS, bei welcher eine Wärmezufuhr und ein Trocknen erst nach Entfernen des Kerns möglich ist, kann bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung mit dem Wärmen und Trocknen bereits begonnen werden, wenn sich der Kern noch in Arbeitsstellung befindet. Das hat den weiteren Vorteil, daß zusätzlich zu den bekannten Maßnahmen auch warmhärtbare Bindemittel verwendet werden können und die Wärmehaube schnell wasserfrei wird.

Eine Vorrichtung herzustellen, bei welcher Wärme zugeführt wird, die Wärmehaube getrocknet und warmhärtbare Bindemittel verwendet werden, ist zwar bereits aus der OE-PS 242 307 bekannt. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung wird bereits mit Warmluft gehärtet; dies hat aber den Nachteil, daß nicht ausreichend Wärme zugeführt werden konnte und daß daher das Trocknen zu lange dauert. Außerdem können sich beim Einblasen die Einblasöffnungen zusetzen.

Die Nachteile der Vorrichtung nach der OE-PS sind bereits in der DT-PS 969 774 aufgeführt, aus der bekannt ist, dünne Formstücke mittels erhitzter Stützbleche zu befestigen; allerdings erlauben solche vorerhitzten Kerne keine Temperaturregelung an den dickeren Teilen, wie beispielsweise an den angeformten Bodenringen.

Nachfolgend wird nunmehr die Erfindung an Hand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen teilweise aufgeschnittenen Aufriß einer Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
F i g. 3 einen teilweise aufgeschnittenen Aufriß einer

weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, in der sowohl die Deckschicht als auch der Bodenring angeformt werden,

F i g. 4 eine vergrößerte Schnittansicht eines Abstreifers und eines Teils des in F i g. 3 dargestellten Kerns,

F i g. 5 im Schnitt eine Teilarfsicht durch die Wärmehaube und einen Kern mit einem Halterungsstreifen und

F i g. 6 eine Ansicht einer umgekehrt angeordneten Wärmehaube mit einem vorgeformten Bodenring mit Versorgungsöffnungen.

In F i g. 1 ist ein Kern 10 in die zentrale Öffnung einer Wärmehaube 11 eingesetzt, welche ein Gehäuse 12 aus Eisen aufweist, das mit einer feuerfesten Auskleidung 13 ausgekleidet ist, die, wie oben erwähnt, aus weichen, porösen Naturziegelsteinen oder einem anderen feuerfesten isolierenden Material bestehen kann. Die Auskleidung 13 wird zwischen ringförmigen Ansätzen 15 und 16 an der Oberseite und am Boden der Wärmehaube 11 angeordnet. Während des Betriebs »schwimmt« der Boden der Wärmehaube auf dem erstarrenden Material des Blocks, und der Boden der Wärmehaube wird durch einen feuerfesten Ring 18 geschützt, der nahe der Unterseite des Bodenansatzes 16 angebracht ist. Normalerweise wird der Bodenring durch in der Zeichnung nicht dargestellte Bügel in seiner Lage gehalten, welche am Ring angreifen und von Öffnungen in der Wärmehaube aufgenommen sind.

In F i g. 1 ist die Wärmehaube 11 auf dem Kern 10 angeordnet, während ihr Bodenring 18 am unteren Ende des Kerns auf einer Füllkammer 20 aufliegt. Der Kern 10 entspricht dem Innendurchmesser des Rings 18, der an seinem Boden eine nach unten und innen gerichtete Phase aufweist. Der Innendurchmesser des oberen Ansatzes 15 der Wärmehaube ist so bemessen, daß dazwischen ein Ringspalt ausgebildet ist.

In F i g. 1 sind ferner der Kern 10 und die Füllkammer 20 zwischen Transporteinrichtungen 40 und 41 angeordnet, welche die Wärmehaube 11 tragen und mittels welchen diese zu und von dem Kern 10 weg bewegt werden kann. Der Kern 10 kann zwischen den Transporteinrichtungen 40 und 41 angehoben und abgesenkt werden und ist aus der in F i g. 1 abgebildeten Lage in eine andere Lage bewegbar, in welcher sich die Oberseite des Kerns unterhalb der Oberkante der Transporteinrichtungen 40 und 41 befindet, und zwar kann der Kern beispielsweise durcrceine hydraulische Kolbenvorrichtung 42 nach oben und unten bewegt werden.

Die Füllkammer 20 ist so breit, daß sie zwischen die Transporteinrichtungen 40, 41 paßt, während ihre Länge entlang den Transporteinrichtungen so bemessen ist, daß sie unter den Bodenring verläuft, um die Wärmehaube aufzunehmen, wenn der Kern und die Füllkammer angehoben werden. Auch können Konsolen zwisehen dem Bodenring und der Oberseite der Füllkammer angeordnet sein. Die Füllkammer und der Kern werden vorzugsweise so nach oben bewegt, daß die Wärmehaube von den Transporteinrichtungen angehoben und zu einer ringförmigen Kammer eines Trichters 45 einer Zuführeinrichtung 46 bewegt wird, welcher an seiner Oberseite offen ist, so daß ein frei fließender Preßstoff in die ringförmige Kammer eingeführt werden kann. Wenn die Wärmehaube zum Trichter hin angehoben wird, wird die offene Bodenseite des Trichters mit dem ringförmigen Zwischenraum oder dem Ringspalt zwischen dem Kern und der Wärmehaube zur Deckung gebracht, so daß der Preßstoff vom Trichter in den Hohlraum zwischen der Wärmehaube und dem Kern fließt.

Nach der Anordnung der Wärmehaube am Kern wird ein frei fließender, getrockneter, feuerfester Preßstoff, vorzugsweise Sand, der mit einem aushärtbaren Bindemittel in Form eines wärmehärtbaren Harzes, wie Phenolharz, überzogen oder gemischt ist, dem Trichter 45 über die Zuführeinrichtung 46 zugfeführt, die einen konischen Boden 49 aufweist. Über eine Anzahl Auslaßrohre 50 am unteren Teil des konischen Bodens 49 gleitet das Material von dem Behälter 48 in den Trichter. Die Ausgangsrohre 50 weisen Absperrungen 52 auf, die zur Unterbrechung des Materialflusses durch entsprechende Vorrichtungen so gesteuert werden können, daß alle Absperrungen gleichzeitig in eine offene und geschlossene Lage gedreht werden können. Da derartige Vorrichtungen bekannt sind, werden sie hier nicht näher beschrieben.

Der frei fließende Preßstoff wird über den Ringspalt zwischen dem oberen Ansatz der Wärmehaube und dem Kern in den Hohlraum eingefüllt. Der Kern, der im .Querschnitt in F i g. 2 dargestellt ist, entspricht außen dem gewünschten Aufbau der frei liegenden Fläche der Deckschicht und der Oberfläche der feuerfesten Auskleidung. Nach Einführung des Preßstoffs in den Formhohlraum wird das Bindemittel in dem Preßstoff durch das Härtungsmittel vom Kern aus ausgehärtet, damit sich die feuerfesten Teilchen zu einer sich selbst tragenden Schicht verbinden. In dem Ausführungsbeispiel weist der hohle Kern 10 zur Aushärtung des Harzes eine Heizeinrichtung in Form einer Anzahl von in seinem Inneren angeordneten Brennern 25 auf. Die Brenner 25 werden von einer Anzahl vertikaler Rohre oder Rohrverzweigungen 23 getragen, die von der Füllkammer 20 ausgehen, und sind jeweils in Längsrichtung an den Rohren oder den Rohrverzweigungen so angeordnet, daß sie die Gasflamme zu der benachbarten Wand des Kerns leiten. Ein Luft-Gas-Gemisch wird den Brennern aus der Füllkammer 20 zugeführt, da die Rohre 23 in Öffnungen an der Oberseite der Füllkammer eingesetzt sind und mit dieser in Verbindung stehen. Zur Zuführung eines brennbaren Gas-Luft-Gemisches ist im Boden der Füllkammer 20 eine Versorgungsleitung 28 vorgesehen.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, sind die vertikalen Rohre 23 mit Brennern 25 in Abständen entlang den Innenseiten und an den Ecken des Kerns so angeordnet, daß eine Anzahl Brenner auf die Eckflächen und die angrenzenden Seitenflächen des Kerns ausgerichtet ist.

Bei einem bevorzugten Anwendungsfall wird der Kern erhitzt gehalten, wobei die Wärmehaube auf ihn gesetzt und von ihn abgehoben wird, solange er heiß ist. Durch das Warmhalten des Kerns wird das Harz mit einer maximalen Geschwindigkeit nach der Einführung des Preßstoffs in den Hohlraum ausgehärtet, und die Wärmehaube braucht nur eine minimale Zeit an dem Kern angeordnet zu sein. Im Bedarfsfall kann der Preßstoff in den Hohlraum gepreßt werden, damit er nicht vorzeitig hart wird und Brücken in dem Hohlraum bildet.

Statt der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform einer Zuführeinrichtung kann der Preßstoff auch über eine schräg geneigte Einrichtung zugeführt werden, die mit dem Kern verbunden ist und zwischen zwei verschiedenen Lagen verschoben werden kann, damit die Wärmehaube auf den Kern zu und von diesem weg bewegt werden kann. Genauso gut kann in diesem Fall

aber auch die Zuführeinrichtung stationär und der Kern beweglich angeordnet sein, wobei dann die Wärmehaube zuerst mit dem Kern fluchtet und dann von diesem entfernt wird.

Vorzugsweise weist der Bodenring 18 der Wärmehaube 11 einen Mittenteil auf, der sich auf der Innenseite des Bodenansatzes 16 mit einem Zwischenraum 30 von dessen Innenrand nach oben erstreckt. Wenn der Preßstoff in den Hohlraum gedruckt wird, fließt dieser in den Zwischenraum 30.

In der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform kann der Kern M mit einem ausgekleideten Gehäuse der Wärmehaube 11 einen Formhohlraum A für eine Innenauskleidung der Wärmehaube und eines Bodenrings an der Unterseite des Bodenansatzes 16 der Wärmehaube bilden. Der Kern weist einen Mittenteil 50, den die Wärmehaube aufnimmt, wenn sie auf den Kern aufgesetzt wird, und einen Bodenteil 51 auf, der sich von dem Mittenteil unterhalb des Bodenansatzes 16 nach außen erstreckt, um einen Formhohlraum ßfür den Bodenring zu bilden. Der Bodenteil 51 des Kerns weist einen horizontal verlaufenden Teil 51a und an seinem : .' äußeren Rand einen sich nach oben erstreckenden Teil' ''' 516 auf, der die Formwand für den Außenrand des zu formenden Bodenrings bildet. Der Außenansatz 16 der '25 Wärmehaube hat eine nach oben und innen angefaste Innenfläche, die eine Aufnahmeöffnung für einen angefasten zentralen Teil des Rings begrenzt. Der Kern hat ; einen entsprechenden angefasten Teil, der sich von dem Bodenteil 51 des Kerns 50 nach oben erstreckt. Der Kern M wird, wie bei der ersten beschriebenen Ausführungsform, durch eine Anzahl von Brennern 53 erhitzt, welche entlang von Rohren 53a angeordnet sind, die sich entlang der Innenseite des Kerns erstrekken und ein Luft-Gas-Gemisch von einer Kammer 54 erhalten. Die Rohre 53a erstrecken sich auch seitlich unter dem horizontalen Teil 51a des Kerns und weisen einen vertikalen Endteil 55 auf, der entlang der Außenseite des sich nach oben erstreckenden Teils 516 im Kern nach oben verläuft. Die oberen Enden der vertikalen Teile 55 der Rohre 53 verlaufen oberhalb der Kernteile 516 horizontal und haben einen durch ein Absperrorgan gesteuerten Brenner 57, der zur Erhitzung der Wärmehaube in der Nähe deren unterem Rand angebracht ist. In F i g. 3 ruht die Wärmehaube nicht auf der Füllkammer für die Zufuhr des Luft-Gas-Gemisches, sondern auf Blöcken 58, auf denen eine Schulter der Wärmehaube aufliegt.

In der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform wird der Formhohlraum mit Preßstoff von einer Gebläsekammer 60 aus versorgt, die oben auf die Wärmehaube aufgesetzt wird, nachdem diese selbst an dem Kern angeordnet worden ist. Die Gebläsekammer 30 hat einen Auslaß 31 mit einem ringförmigen Kanal 62, der mit dem ringförmigen Formhohlraum zwischen dem Kern 10 und der Wärmehaube 11 zur Deckung gebracht wird. Der Preßstoff wird von einer Zuführeinrichtung 64 über eine Leitung 65 zwischen dem Boden der Zuführeinrichtung und der Gebläsekammer in diese geleitet, indem Luft von einem Rohr 66 durch die Leitung 65 gedrückt wird. Der Preßstoff wird dann aus der Kammer 61 durch Luft herausgepreßt, welche über eine Leitung 63 zugeführt wird. Die Leitung 65 und die Ausgangsleitung 62 der Gebläsekammer weisen Absperrorgane 68 bzw. 69 zur Regelung des Preßstoffstromes auf.

Bevor die Wärmehaube über den Kern gestülpt wird, kann, wie in F i g. 4 dargestellt ist, ein einstückiger oder aus mehreren Stücken bestehender Abstreifer 70 nahe der Außenwand 51i> des Ringhohlraums B angeordnet und an dem Bodenring befestigt werden, wenn der Ring in dem Formhohlraum B ausgebildet wird.

Unmittelbar nach dem Einpressen des Sandes in die Hohlräume A und B wird die Gebläsekammer vorzugsweise nach oben angehoben und aus der Nähe des erhitzten Kerns und der Wärmehaube entfernt, damit das wärmehärtbare Material nicht in der Gebläsekammer und der Rohrverzweigung aushärtet. Nach einer Aufenthaltsdauer, die zur Aushärtung des dicksten in dem Hohlraum ausgebildeten Abschnitts ausreicht, wird die Wärmehaube von dem Kern weg bewegt. Der erhitzte Kern weist einen besonders starken Abschnitt aus Gußeisen um die Ringhohlräume herum auf, da stärkeres Material, nämlich der Bodenring, in diesem Hohlraum auszuhärten ist und der erhitzte Kern maximale Wärme an diesem Abschnitt abgeben muß. Der Preßstoff in dem Bodenringhohlraum kann auch während der Aushärtung mittels der Brenner 57 erhitzt werden.

Die Innenfläche des Bodenansatzes 16 der Wärmehaube kann nach oben außen angefast sein, wie in F i g. 7 gezeigt ist. Ferner kann ein Streifen 71 zum¹ Festhalten des Rings an der Wärmehaube zuerst am Kern angebracht werden, wie ebenfalls aus F i g. 7 zu ersehen ist. Der Streifen weist einen ersten Abschnitt, der sich nach oben in den Hohlraum A erstreckt, und einen horizontalen Teil auf, der sich in den Ringhohlraum B erstreckt; die Teile 72 des Streifens können abgebogen sein, um den Streifen im Hohlraum anzuordnen und zu unterstützen. Durch den Streifen wird die Verbindung des Rings mit der Wärmehaube verbessert.

In F i g. 8 ist eine umgekehrt angeordnete Wärmehaube 75, welche teilweise im Schnitt gezeigt ist, über einem zylindrischen Kern 76 angeordnet, der wie bei der ersten Ausführungsform erhitzt wird. Wenn die Wärmehaube 75 auf dem Kern angeordnet ist, begrenzt sie einen Formhohlraum A für die auf der Innenseite der Wärmehaube angebrachte Schicht. Die Wärmehaube hat einen oberen Ansatz, mittels welchem sie in der umgekehrten Lage auf einem Tisch gehaltert ist und sich nach innen zum Kern hin erstreckt, um den Boden des Formhohlraums A abzuschließen. Ferner weist die Wärmehaube 75 einen Bodenansatz 78 auf, der sich in der umgekehrten Lage oben befindet. Ein Bodenring 80 ist am Bodenansatz 78 angeordnet und weist Öffnungen 81 auf, über welche entwässerter Preßstoff dem Hohlraum A zugeführt wird. Die Öffnungen 81 können mit Austrittsöffnungen 82 in einer Gebläsekammer zur Deckung gebracht werden, die zum Ring hin nach unten bewegt wird, wenn der Preßstoff dem Hohlraum A zugeführt werden soll. Die Gebläsekammer 83 und der Bodenring 80 können ineinandergreifende Teile aufweisen, um die öffnungen 82, 81 in die richtige Lage zu bringen und in dieser Lage zu halten.

Vorzugsweise wird der Kern erhitzt, um den Preßstoff in eine sich selbsttragende Schicht auszuhärten; die Gebläsekammer 83 wird dann von der Oberseite des Bodenrings 80 weg bewegt, so daß der Preßstoff in den Hohlraum eingedrückt worden ist. Durch das Entfernen der Gebläsekammer 83 unmittelbar nach dem Eindrücken des Preßstoffes in den Formhohlraum A ist die Gefahr verringert, daß der Preßstoff in der Gebläsekammer durch Wärme vom Kern beeinträchtigt wird. Ferner bewirkt der feuerfeste Bodenring 80 eine Isolierung zwischen der Gebläsekammer 83 und dem

Kern, und wie aus F i g. 8 zu ersehen ist, kann die Gebläsekammer so angeordnet werden, daß sie nicht an dem Kern oder einem anderen direkt von dem Kern erhitzten Metallteil anliegt. Zu diesem Zweck kann der Bodenring innen einen Vorsprung 85 aufweisen, der sich über die Oberseite des Kerns zwischen der Gebläsekammer 83 und dem Kern erstreckt.

Obwohl in den vorbeschriebenen Ausführungsformen schnell aufgetragen wurde, während der Kern heiß ist, um die Ausbildung von Überbrückungen zu verhindern, welche den Strom des Preßstoffes in den zu füllenden Hohlraum unterbrechen, kann der Kern selbstverständlich auch erhitzt werden, nachdem der Sand oder das Material in den Hohlraum eingeführt worden ist. Vorzugsweise ist die Wärmehaube auf Grund der vorangegangenen Benützung ohnehin vorgewärmt, wenn das wärmehärtbare Material eingeführt wird, insbesondere, wenn der Bodenring mit der Wärmehaube durch den aneinanderhaftenden Preßstoff verbunden oder an Ort und Stelle angeformt werden soll. Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen kann natürlich auch eine geeignete Temperaturregelungseinrichtung für den Kern vorgesehen sein und verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

509 636/12

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Auskleiden einer Wärmehaube und gegebenenfalls Anformen eines Bodenringes, wobei die Wärmehaube über einen Kern gestülpt wird, derart, daß ein Ringspalt zwischen der Haube und dem Kern ausgebildet wird, der auf geeignete Weise mit Auskleidungsmaterial beschickt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Kerns (10; M) parallel zu dessen Außenwand Rohre (23; 53a) angeordnet sind, die mit einer Vielzahl von auf die äußere Kernwand gerichteter Brenner (25; 53) versehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Eckrohre (23; F i g. 2) nach drei verschiedenen Richtungen weisende Brenner (25) zum besseren Erhitzen der Kanten des Kerns (10) aufweisen.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anformen des Bodenringes (51, 51a, 516) die über die Rohre (53a) versorgten Brenner (53) um das Kernende herum angeordnet sind.