DE1558333A1

DE1558333A1 - Verfahren zum Giessen von Metallrohren

Info

Publication number: DE1558333A1
Application number: DE19671558333
Authority: DE
Inventors: Schuh Arthur E
Original assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Current assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Priority date: 1966-02-07
Filing date: 1967-01-04
Publication date: 1970-03-19
Also published as: FI47289B; FI47289C; BE692741A; GB1120155A; FR1508748A; BR6786668D0; ES334523A1; CH463712A; SE339979B; NL6700879A; US3456712A

Description

Patentanmeldung P 15 58 533*2

united States Pipe and Foundry Company

Verfahren zum Giessen von Metallrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Giessen von Metallrohren in einer um eine horizontale Achse rotierenden Giess— form mit einer darin axial verschiebbaren Giessrinne, wobei vor jedem Giessyorgang die innere Oberfläche der Giessfonn mit einem feuchten Überzug überzogen und in das Muffenende des Rohres ein Kern eingesetzt wird und nach Beendigung des Giessvorganges das erstarrte, gegossene Rohr aus der Giess-* form herausgezogen wird.

Es ist allgemein bekannt, Rohre in permanenten Metallgiessformen zu giessen und nach diesem Verfahren wird seit vielen Jahren weitverbreitet gearbeitet. Dieses Verfahren umfasst den Gebrauch von zylindrischen, metallischen Giessformen, die ±n einem Wasserbad auf Walzen gelagert sind und mit passenden Drehzahlen rotieren. Der Wasserkasten ruht auf einem Wagen, der durch einen hydraulischen Zylinder in der Richtung der Längsachse der Giessform auf leicht gegen die Horizontale geneigten Schienen verschoben werden kann. Das geschmolzene Eisen tritt durch eine ähnlich geneigte Giessrinne in die Giessform. Beim Giessen wird eine das geschmolzene Eisen enthaltende Giesspfanne zwecks Erzielung eines

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Unteriagen

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gleichmässigen Giesstromes gleichmässig verschwenkt. Wenn sich die Giessform am äussersten, oberen Ende der Schienen berindet, j ist sie für den Giessvorgang bereit und dabei erstreckt sich ' die Giessriraie innerhalb des Hohlraumes der Giessform entlang fast ihrer ganzen Länge nach unten, Nach dem Pullen der Giesspfanne aus einer Transportpfanne wird die Giessform in Umdrehung versetzt und die Vorrichtung zum Schwenken der Giesspfanne wird eingeschaltet. In wenigen Sekunden hat das flüssige Eisen den Hohlraum des Muffenendes des Rohres ausgefüllt und nunmehr wird der die Giessform tragende Wagen die Schienen abwärts in Bewegung versetzt. Das flüssige Eisen strömt aus der Giessrinne auf die Oberfläche der Giessform, wo sie durch die Zentrifugalkraft festgehalten wird und das Rohr formt.

Bei der Entwicklung solcher Maschinen wurde gefunden, dass bessere Ergebnisse erhalten wurden, wenn das Eisen nicht unmittelbar auf die Giessform ausgegossen wurde, sondern wenn auf die innere Oberfläche der Giessform ein trockenes, loses, pulverförmiges Material, z. B. Eisen-Silicium kurz vor dem Eisenstrom aufgebracht wurde. Trotz dee Vorliegens einer unverkennbaren Verbesserung führte die Verwendung solcher Überzüge nicht zu völlig zufriedenstellenden Rohren, da stets sogenannte Peinlunker oder Falten oder kalte Schwelesteilen auftreten. ,

Bei bekannten Anlagen erfolgte die Einführung eines festen Auskleidungsmaterials in eine Schleudergusskokille entweder mittels Druckluft durch eine im Boden der Zuführungsrinne für das flüssige Material vorgesehene Zuführungsleitung oder durch eine in schwingende, schüttelnde oder umlaufende Bewegung versetzte Rinne oder mittels eines mit einem pulverföraigen Schichtstoff beladenen Gasstrahles.

Vielleicht der grösste Portschritt bei» Giessen von Rohren in permanenten metallenen Giessformen ist das in der USA-Patentschrift 2 399 606 beschriebene und als »nasse Spritsung" be-

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kannte Verfahren, das darin besteht, dass auf die innere Ober-

fläche"der metallenen Giessform eine flüssige Suspension eines pulverförmigen, feuerbeständigen Materials und eines Binders zur zusätzlichen Herstellung eines an der Giessform hängenbleibenden isolierenden Überzugs mit einer grossen Zahl von Hökern auf seiner inneren Oberfläche aufgebracht wird.

Einer der besonderen Vorteile des Gebrauchs permanenter, metallischer Giesseformen ist die Geschwindigkeit, mit der eine grosse Anzahl von Rohren gegossen werden können, verglichen mit anderen Verfahren, z. B. dem Giessen in einem Giessgraben und dem Schleuderguss in Giessformen mit Sandauflage. Es wurden jedoch wegen der Notwendigkeit der Bewegung der Giessform auf zwei Doppelhüben für jeden Giessvorgang keine sehr grossen Giessgeschwindigkeiten erreicht. Für das Ausgiessen des Metalls über die ganze länge der Giessform unter gleichzeitiger Bewegung der Giessform relativ zur Giessrinne und das Herausziehen deB gegossenen Rohres durch den Rückhub der Giessform in die Giesslage war ein Doppelhub notwendig. Ein zusätzlicher Doppelhub war erforderlich, um den nassen Strahl für den Überzug auf die Giessform aufzubringen und um die Giessform in eine geeignete Lage für die Befestigung des Kernes für das Muffenende des Rohres zu bringen. Man hat es bisher nicht für möglich gehalten, bei der Aufbringung eines Überzugs mittels eines nassen Strahls mit weniger als vier Hüben auszukommen, wenn mit einer während des Giessens zurückgezogenen Giessrinne gearbeitet wird.

Es ist daher das Hauptziel der vorliegenden Erfindung, ein Giessverfahren für die Herstellung von Rohren mittels einer während des Giessens zurückgezogenen Giessrinne zu schaffen, bei dem für die Herstellung jedes Rohres unter Aufbringung eines nassen Strahls für den Überzug die Giessform nur einen einfachen Doppelhub auszuführen braucht.

Hierzu schlägt die Erfindung vor, dass bei dem eingangs be-

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achriebenen Verfahren zum Gi essen von Metallrohren gleichzeitig mit dt¹ κ längs einer Schraubenlinie- erfolgenden Aufgiessen von geschmolzenem Metall entlang der Achse der Giessform aua einer der Gi c?bh öffnung der Giessrinne "benachbarten Spritzdüse ein nasaer Strahl eines Überzugsmaterials vor der führenden Kante der Spirale dea geschmolzenen Metalls auf die Oberfläche der Giessform aufgespritzt wird.

Im folgenden wird ein Verfahren nach der Erfindung im einzelnen beschrieben, um so die hauptsächlichsten Merkmale der Erfindung aufzuzeigen, wobei aber eine solche ins Einzelne gehende Beschreibung nicht in-einem einschränkenden Sinn aufgefasst werden darf.

In den Zeichnungen bedeuten:

Pig. 1 zeigt eine .Draufsicht im Querschnitt einer liöhrengiessmaβchine zur Ausübung des Verfahrens und zeigt die Lago o^r Maschinenteile beim Beginn einen Giesavorganges;

Pig, 2 zeigt die Lage der Maschinenteile in einem Zwischen- z e i t punlrt des G i e s a ν organgs ;

Pig. 3 zeigt die Lage der Maschinenteile am Ende des Gießevorganges;

Fig. 4-7 zeigen Kweekmässige Lagen der Spritzdüse im Hinblick auf die? Gießöffnung der Giessrinne.

Das Verfahren nach der Erfindung kann mit jeder Giessmaßchjne mitzurückziehbarer Gj essrinne ausgeführt v/erden und es wird daher nur eine kurge Beschreibung einer solchen Maschine wiedergegeben. Nach den Fig. 1 - 3 umfasst eine solche Maschine einen Messerkasten 1, der auf Rädern■2 ruht, die auf den Schienen 3 verfahrbar sind» Innerhalb des Wasserkastens ist auf Hollen 4 eine Giessform 5 rotierend gelagert, die durch den Motor 6 mittels eines im Querschnitt vieleckigen Riemen» 7 angetrieben wird. Am einen Ende des Wagens befindet sich eine

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Giessrinne 8, deren längsachse im wesentlichen koaxial mit

der &iessrinne^;3die^iH&iei8fprmⁱä4i^i?Lan^;gi^fiiiäcn du£enie^?tziV^wInii der Wäsäerkästen* T durc'h' einen hydräulisöhen. Zylirider 10 auf den S öhienen'3 Verfahren Wir ä!; An'^!diem f 6 st gemachten Ende der Giessrinne⁵ 8 liägV eine" kippbare'Giesspfanne TI "an/ aiii "durch üblicheV 'nicht dargestellte ini;ri(ebsmitt^i^: in gleichmässiger^u Weise gekitppii wer din kann.' '*' ^;;> "'''^- ■■ '■ '■' ^: - ->" · ■!:[" ^;

Diese Kernsetzvorrichtung-umfasst¹.einen an einer Welle 13 befestigten Arm 12, dessen freies Ende" ein Tragglied"IVträgt, in dem eine Nabe drehbar gelagert ist»¹ Der Kern 15 sitzt in' ' der labe und'wird durcll einen an der Nabe befestigten Flansch 16 unterstützt. Die Welle 13 düiOhsetizt eine Hülse 17 und'ist mittels der Kupplung 19 mit der Kolbenstange des'hydraüllsonön Zylinders 18 verbunden. Die Hülse It 1st iiit einer Nut'20*^!vers.ehen, in die dar von der Weile 13 ausgehende Zapfen 21 hineinragt. Die Nut 20 besteht aus einem Spiraligen Teil, an dessen' beide Enden sich ;fe ein gerader Teil;anseh.li.esst. Nach der Fig. .1 liegt der Zapfen 21 in der Nut 20 so_s dass sich der Kern 15 in dem Emie der Gieasform befindiit« ¥eim sich die Kolbenstange des hydraul is c-neti Zylinder^ 18 in der in der Flg. 2 gezeigten Lage befindet, wird der Zapfen 21 von dem ©inen geradlinigen Teil der Mut 20 durch deren spiraligen Teil hindurch in den anderen, geradlinigen Teil der lut bewegt« Dabei wird die Welle 13 in Längsrichtung verschoben und dabei gedreht, so dass das freie Baie des Armes 12 von dem Ende der Giessform weg mid aussei" Belehrung mit ihr gelangt_o Hirn xiivü. ein neuer Kern 1-5*-" in die Kerns et ^vorrichtung eingeae tat .'und festgehalten, '.Ms de.3? irfdramlisehe Zylinder TS."in umgekehrter Richtuiig in Bewegung geästet wird« Daaurch wird der iieue Kern mit" der öieesform axial ausgerielitet unü in ihr Eade

i'⁵iir die üuroiifüiirattg des Verfahrens nach "der Erfitidung ist es aobwenaigj dass iiahe dem Bade der Giesariraie 8 ©iria Spritsdüae '-'Λ angebracht wl.td₅. die'über tile an der Ssits dsr GriesariBae 8

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befestigte und mit einem Schild 25 bedeckte Zuführleitung 24 geape'ist^irli S4~di4ⁿS|lrltydüöe23^bin einiger Entfernung von der^ Gieäsoffnüng^der MeäSriMe liefen muss, kann'sie"', in der zur Bildung¹des" Muffenendes dest Rohres vorgesehene glockenförmigen Erweiterung der' Giössform keinen hinreichenden Überzug herstellen. Aus diesem Grund "ist"an" dem einen Ende eines Scfewingarmes 27 eine weitere Spritzdüse 26 vorgesehen. Am Ende des Giessvorganges schwingt der Arm 27 in die in der Pig, 3 dargestellte lage und die glockenförmige Erweiterung der Giessform erhält aus der am Arm 27 befestigten Spritzdüse 26 einen Überzug, ehe der neue Ke.rn 15 ·" beim Beginn eines neuen Giessvorganges in die Giessform eingesetzt'wird.

Die das Verfahren nach der Erfindung bildenden Schritte sollen nunmehr unter besonderer Bezugnahme auf die Fig. 1-3 beschrieben werden, die schematisch die durchgeführten Vorgänge und die Lagen der Einzelteile der Maschine in den verschiedenen Stufen des Giessvorganges erkennen-Hassen. In &r ersten Lage nach Pig. 1 umgibt die §ieasform 5 die Glrssririne 8. Wie oben erklärt worden ist, wurdf; das glockenförmige Ende der (xießsiürm nach Beendigung dee Entnahmehubes des vorangegangenen (xieesvorganges mit einem tiberivig versehen und sodann der Kern 15 durch die Bev/egung der V/e i-e '■ ' gegf-τι den Zylinder 18 hin in das Ende der Gieosform einitBii^tzt, Os, λ lau die Welle 13 als Folge u'iv Bev/egung dea Zapfens "iur-jh den spiralförmigen Teil der Nut ΓΌ etwas dreht, wira -ie?- Kern "^ mit dem Finde der Gieeaform 5 axial ausgerichtet und wetm si.«b anschliessend der &i])iVE 21 entlang deo gerad Unigen ieiis der Nut 20 bewegt, wirt- uey- Kern in die Giesaiorm eingesetzt,

Di.'A ·"-■.--.ti-.}pfanne 11 wird gieiciimaDB ;g geschwenkt und dadurch atr-ümt iuöoigea Metall durch die ^fiieeBrirmfi ü abwärts in die si'··· .-.- : rs;]. 1 drehende (Jieasfo/'is *\ Eweckmäsai^ netzt das Snhwiiü!« >ί«. -.ler Ui es α pfanne ein, ehe der Kern an seine Stelle eifigvu-.trfi iüb, so «lass awl sch on dem Einsetzen dae Kerns und dem -to*.-α Edttsti'ömen ües Metalls in die füesoforia nur eine geriuiji ü-utsipamie liegt. Wenn das Metall die glockenförmige

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E'rv/eiJjierung gefüllt hat, wird der Zylinder 10 aktiviert, so dass er die Giessform 5 von der Giessrinne 8 wegzieht und gleichzeitig wird ein fächerförmiger Strahl des Überzugsmaterials durch die Düse 23 auf die Innenwand der Giessform gerichtet. Auf diese Weise werden das Überzugsmaterial und ,das.'.ge.sciiiBol-Eene Metall entlang der Länge der Giessform auf diese aufgetragen, wobei die führende Kante des Strahls des Uberzugsmaterials'stets nur um ein kurzes Stück, d. h. 5 7 1/2 cm vor der führenden Kante des geschmolzenen Metalles liegt»

Wenn die Giessform ganz von der Giessrinne 8 weggezogen ist'- und mit"-ihrem Muffenende an dem Prellbock 28 anliegt,, wie ui-es.lu der Fig. 2 dargestellt ist, wird die schnelle Rotation der Giöpsforiüü-fortgesetzt, bis das Rohr eine für seine Entnahme gcin'gi;i-tf leinperatur angenommen hat* Sodann wird die Rotation der 'GiessforiE· beendet und die Kernsetzvorrichtung durch das Heraustreten -di?r Kolbenstange aus dem hydraulischen- Zylinder axis dem Sn de der Gl ess form herausgezogen. Sogleich darauf wird ein-neuer .Kern 1-5*.". in die Habe der Kernsetzvorrichtung eingesetzt und sofl-'im wird die Rohrziehvorrichtung 29 in das Ende der Gl-essform eingeführt. .Die Rohrziehvorrichtung hat einen aussielibaren lci-fV der-die innere Oberfläche des Rohres ergreift und das Rohr gegen eine Bewegung festhält, die auftritt, wenn die Hubriclitung des hydraulischen Zylinders 10 umgekehrt wird und die Giessforin 5 erneut über die Giessrinne 8 gesogen wird. Dabei wird das Rohr aus der Giessform herausgezogen.

Wenn der Wasserlcasten 1 den Punkt erreicht hat, an dem das freigewordene Bohr von dem Ende der Giessform-weggerollt worden. ist,;schwingt der Ana 27 in die -in der Pig. 3 gezeigte Lage und durch die Spritzdüse 26 wird auf die Giessform ein Überzug aufgetragen. Der Arm/.27 schwingt sodann von der Giessform weg,, während der hydraulische Zylinder 18 in Tätigkeit tritt und den Kern 15' in das Ende der Giesc^orm einsetzt. Huh ist die Maschine für einen neuen .f-^; (38svorii- ϊ bereit.

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Es ist wichtig, dass die Spritzdüse 23 so- angeordnet ist, dass sie die Giessform mit einem vollständigen und gleichmässigen Überzug versieht. Wenn dir Spritzdüse 23 zu weit vom Ende? dr;r Gipasrinne 8 entfernt ist, wird die hinter der glockenförmigen Erweiterung der Giessform gelegene Fläche nicht hinreichend angespritzt, und diese Fläche kann von dem aus der Spritzdüse 26. austretenden Strahl für die glockenförmige Erweiterung nicht angespritzt werden. Die Anwesenheit der Giessrinne 8 innerhalb, der Giessform, während die Spritzdüse 26 ausspritzt, macht es ^! unmöglich, einen nennenswerten Teil der Bohrung der Giesaform; von dem Muffenende aus anzuspritzen. V/enn andererseits die Spritzdüse 23 zu nahe an dem Ende der.Giessrinne 8 angeordnet ist, würde sie in das in der Giesaform bereits vorhandene, flüssige Metall spritzen oder auf einen Teil der Gieosform, der zu nahe der Aufprallfläche des Metalls liegt, so dass die in dem Brei für den Überzug enthaltene Flüssigkeit nicht ausgetrocknet wird oder auf dir- Schicht des bereits gegossenen I? öhre £3,

Eb ist wesentlich, dass der Strahl auf die Giessform so gerichtet wird, dass eine völlige Bedeckung der Giessform rait einem gleichmässigen Überzug mit den gewünschten Eigenschaften des feuchten Strahlmaterials erzielt wird« Eine fächerförmig arbeitende Spritzdüse, wie sie allgemein benutzt wird, um auf Gi£ρρformen feuchte Gpritzüberzüge aufzubringen, ist zufrieeilend.

Per ί a ob mann erkennt _f daes ein gans 1>bf1 immter Abstand der Spritzdüse eingehalten und eine boot j im« te Zerstäubung des Brei r-'V aufrechterhalt Rt) verden müsfuni, v/a κ Ik; .1 dem in kleinen (Jr(>ß«en der Giessform begrenston Ii a um f-olnvi crif-; i.'it. Ee ßiud ,iedceh bereits Yerfalireu ersonnen v/ojdrn, «κι dj ooe Schwierig- l'< iten 7u überwi Tiden,. JseiK Gienocu uciiti K oh rc, wenn in der Gi csi-i urin hJnrfcichc-mnU-ir· Raum vorliaridon icA , mn den Strahlkopf in fant jede Lage zn bringen, l-Hxm Αοτ. [HiahU'opf in einem iijii l-f:j ί pbIf ehalten v/erdfiii-, äor einr-n iH.r-'ibl lif-fr.ai-, (i

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eher unter einem Winkel von ungefähr 45° nach unten gerichtet ist (siehe die Fig. 5).

In kleineren Giessformen ist für die Spritzdüse nur wenig Raum vorhanden und es ist schwieriger, einen vollBtändigen und gleichmässigen Überzug der Giessform zu erzielen. In einer 10 cm Giessform ist die Spritzdüse von der Oberfläche der Giessform nicht weit genug entfernt, um eine Abwärtsrichtung der Spritzdüse zuzulassen. Man hat jedoch gefunden, dass dann, wenn der Strahlkopf ungefähr 35 t/2'cm.-von der Giessöffnung 9 der Giessrinne 8 entfernt ist und seine Achse in einer horizontalen Ebene gesehen parallel zur Längsachse der Giessform 5 und in der vertikalen Ebene gesehen in einem Winkel von etwa 7° zur Längsachse der Giessform verläuft (siehe die Fig. 4) ein gleichmässiger Überzug mit den gewünschten Eigenschaften erzielt werden kann*

Beim Giessen von Rohren mit 15 cm und 20 cm Durchmesser wurden die gewünschten Ergebnisse erzielt, wenn der Strahlkopf 23 so angebracht wurde, dass seine Achse parallel zur Achse der Giessform 5 verläuft und in der der Giessrinne 8 nächstliegenden Seite in der Luftkappe des Strahlkopfes ein grösserer Luft-· durchtrittsquerschnitt 32 vorgesehen wird, als der Luftdurchtrittsqiierschnitt 33 auf der anderen Seite, Dadurch wird der Strahlfächer von der Giessrinne weg zur Giesaform hin abgelenkt (siehe die, Fig. 7).

Bei der Anwendung der vorliegenden Erfindung wurden die besten Ergebnisse erzielt, wenn rasch durchgeführte Giessvorgänge mit geringem Zeitabsband aufeinander folgen. Dies erfolgte bei einer Giessformtemperatür, die hoch genug ist, um sicher zu βteilenι dass der aufgebrachte Überzug fast augenblicklich trocknet und dass das Erstarren des dem Überzug am nächsten liegenden Metalls ausreichend verzögert wird, um das Entweichen von Gaeen durch das geschmolBene Metall hindurch zu ermöglichen. Wenn am Ende dee GiessVorganges eine Veraögerung eintritt, soll-

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te die Giessform von der Giessrinne weggezogen werden und das Überzugsmaterial sollte weiterhin zugeführt werden, auch wenn kein flüssiges Metall in die Giessform ausgegossen wird. Wenn dies geschehen ist, wird der Überzug zufriedenstellend trocknen und beider Wiederaufnahme des Giessens wird die Giessform ordnungsgemäss überzogen werden.

Patentanspruch:
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Claims

Patentanspruch

Verfahren;,.zum Giessen von Metallrohren, in einer um eine hori-E ότι ta Ie Achse rotierenden Giessform init einer darin axial Trer^p:Mpl)bareti Giessrinne, wobei vor jedem Gies3vorgang die innere" Oberfläche".'der Giessform mit e,inem feuchten Überzug über sogen und in das Μμίfeilende des Rohres ein Kern eingesetzt wird und nach Beendigung des GiessvorRanges das erstarrte, gegossene Rohr aus der Giessform herausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem längs einer Schraubenlinie erfolgenden Aufgiessen von geschmolzenem Metall entlang der Achse der Giessform (5) aus einer der Giessöffnung (9) der Giessrinne (8) benachlbarten Spritzdüse (23) ein nasser Btrahl eines Überzugsmaterials vor der führenden Kante der Bpira'Ie d,f^ss gesclimolzenen Metalls auf die Oberfläche der iessform aufgespritzt wird.

Der Patentanwalt

^:oue Unterlegen ^ > ·.

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