DE2147678A1 - Vorrichtung zum Vergießen im stei genden Guß oder Mittelguß und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Vergießen im steigenden Guß oder Mittelguß in eine mit einer Gießdüse verbundenen Gußform, für Gußstücke, deren Anschnitt wesentlich nach Abschluß des Gußvorganges erstarrt, wie insbesondere größere Gußstücke oder in Guß- ' formen aus Sand vergossene Gußstücke, wobei eine von einem Schieber gebildete Absperrvorrichtung vorhanden ist, mit der "der noch flüssige Schmelzenstrang zwischen Gießdüse und Formhohlraum unterbrochen wird.

Aus der österreichischen Patentschrift Nr. 239.979 ist es bekannt, einen Tiegel mit einem abschließbaren Austrittsstutzen zu versehen, an welchem ein Sperrteil befestigt ist, der eine Scheibe besitzt, die gegenüber einer eine Durchbrechung aufweisenden Platte verdrehbar ist und eine exzentrische Durchbrechung aufweist. Solche Schieber an der Gußvorrichtung haben im allgemeinen den Nachteil, daß bei großen Gußstücken oder in Sandformen gegossenen Gußstücken die Form so lange mit der Gießdüse in Verbindung gehalten werden muß, bis der Anschnitt erstarrt ist. Dies führt zu einer sehr langsamen Gießproduktion. Veiters ist eine Kontrolle der Zuflußgeschwindigkeit nur schwer möglich, da immer die Gefahr des Einfrierens oder Ausspülens besteht und somit keine gleichmäßige Kontrolle der Gießgeschwindigkeit erhalten werden kann. Ein weiterer Nachteil des beschriebenen Verschlusses ist durch seine strömungsstörende Wirkung gegeben, wodurch Turbulenz entsteht, die zu hohen Ausschußziffern führt.

Um dem Nachteil der verlangsamten Produktion durch langsames Erstarren zu begegnen und dabei gleichzeitig der Erstarrungsschwindung Genüge zu tun,

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wurde bereits vorgeschlagen (österreichische Patentschrift Nr. 251.780), bei einer Druckgußanlage, bei welcher das zu vergießende Material unter Druck aus einem unterhalb der Gießform befindlichen Behälter durch ein Steigrohr in die Gießform gepreßt wird, zwischen Gießform und Steigrohr einen Speiserdrucktopf anzuordnen, der einen zum Nachspeisen der Form bestimmten Metallvorrat aufnimmt, in seinem unteren Teil ein Abschlußventil in Form einer gelochten Platte aufweist und mit einer Einrichtung zur Anwendung eines vom Fülldruck unabhängigen Druckes auf den im Speiserdrucktopf befindlichen Metallvorrat versehen ist. Diese Vorrichtung erzielt eine wesentlich bessere Ausnutzung der Gießanlage, da jede Form sofort nach dem Füllen mitsamt dem Speiserdrucktopf ausgewechselt werden kann. Nachteilig ist jedoch der aufwendige Speiserdrucktopf, der sehr störungsanfällig ist und dadurch relativ hohe Betriebskosten verursacht, da große Dichtungsprobleme bestehen und stets die Gefahr des Einfrierens gegeben ist. Auch wenn eine Heizung verwendet wird, ergeben sich zahlreiche Schwierigkeiten, sei es daß mit erhöhter Temperatur gegossen werden muß, was bekanntlich äußerst unerwünscht ist, sei es durch den erhöhten Verschleiß durch die Beheizung, sei es durch die unkontrollierbaren Strömungsverhältnisse durch die Ausbildung der Durchtrittsbohrungen usw.

Es ist weiters bekannt (österreichische Patentschrift Nr. 285.840), die Vorrichtung zur Steuerung der Gießgeschwindigkeit in Abstand vor der Gießdüse anzuordnen und so zwischen der Gießdüse und der Steuervorrichtung einen Ausgleichsraum zu schaffen, um die Schmelze mit kontrollierter Strömung der Gußform zuzuführen. Auch bei dieser Vorrichtung ergeben sich die Nachteile der kleineren Taktfolgen, wenn das Gußstück erst wesentlich nach Beendigung des Gußvorganges erstarrt. Es ist daher auch bei dieser Vorrichtung in vielen Fällen nicht möglich, eine optimale Leistung zu erzie]! *n.

Die Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, die Nachteile der bekannten Vorrichtungen zu beheben, hingegen ihre Vorteile zu wahren. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß vor der Gießdüse in Abstand vor dieser eine Vorrichtung zur Steuerung der Gießgeschwindigkeit vorgesehen ist und daß der Schieber im Boden der Gußform geführt ist und zumindest an seiner der Gießdüse zugewendeten, mit ihr zusammenwirkenden Oberfläche durch feuerfestes Material abgedeckt ist, wobei in der Gußform mindestens ein Speiser vorhanden ist, der mit dem Formhohlraum in Verbindung steht. Durch

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die Anordnung des Schiebers in der Gußform (z.B. Kokille, Sandform od.dgl.) selbst wird baulich eine wesentliche Vereinfachung gegenüber der eingangs geschilderten bekannten Konstruktion erzielt und der Weg von der Gießdüse zum Formhohlraum verkürzt, so daß die Strömung in diesem Bereich nur unwesentlich beeinflußt wird. Der Schieber wird hiebei im Sinne der Erfindung als reines Absperrorgan verwendet, da er durch das, in Strömungsrichtung gesehen, in Abstand vor der Gießdüse liegende Steuerungsorgan von jeglicher Steuerungsfunktion für die Gießgeschwindigkeit entlastet ist. Der Schieber kann daher entsprechend der gewünschten Strömungsausbildung optimal aus·· gelegt werden. Eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im negativen Sinn durch den Schieber wird dadurch verhindert. Die Steuerungsvorrichtung, mit welcher die Gießgeschwindigkeit auf den gewünschten Wert eingestellt wird, kann durch jedes beliebige bekannte Absperrorgan gebildet werden, z.B. bei Großserien durch die Vahl des Durchmessers einer Düse usw.

Das für das Ausgleichen der Schwindung nötige Material wird im Speiser in der Form selbst bereitgehalten, was zwar eine gewisse Erhöhung des Kreislauf materiales und der Bearbeitungskosten mit sich bringt, jedoch können diese geringfügigen Nachteile bei entsprechender Ausbildung des Speisers ohne weiteres in Kauf genommen werden, da sie gegenüber dem überwiegenden Vorteil der wesentlich erhöhten Produktion kaum ins Gewicht fallen. Setzt man nämlich eine Gießzeit für das Füllen der Form von einer Sekunde voraus und kann eine zusätzliche Erstarrungszeit des Anschnittes von einer Sekunde durch die vorliegende Vorrichtung eingespart werden, so läßt sich bereits eine Verdoppelung der möglichen Produktion mit der erfindungsgemäßen Anlage erzielen.

Da feuerfestes Material bekanntlich eine wesentlich schlechtere Wärmeleitfähigkeit als Metall besitzt, verhindert es eine unerwünschte Abkühlung der Gießdüse und des zu vergießenden Materiales, so daß die Schmelze nicht unnötigerweise überhitzt werden muß und mit optimaler Temperatur vergossen werden kann. Außerdem wird die Gefahr des Einfrierens bedeutend herabgesetzt, einerseits wegen der erwähnten besseren Wärmeisolierung durch das feuerfeste Material des Schiebers, anderseits weil die Vorrichtung ja nur ganz kurze Zeit, nämlich nur für eine Gußdauer, den extremen Temperaturen ausgesetzt wird.

Die Art und Weise, auf welche der Schieber zumindest an seiner mit der Gießdüse zugewendeten, mit ihr zusammenwirkenden Oberfläche durch feuerfestes Material abgedeckt ist, richtet sich nach den vorliegenden

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Gegebenheiten. Es besteht z.B. die Möglichkeit, eine Matte, Platte od.dgl. aus feuerfestem Material zwischen die Gießdüse und die ihr zugewendete Seite des Schiebers einzulegen. Erfindungsgemäß ist es jedah häufig vorteilhafter, wenn der Schieber zumindest in seinem mit der Gießdüse zusammenwirkenden Teil aus feuerfestem Material besteht, welches also die Bewegung des Schiebers mitmacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Schieber gelocht und in einer über die Breite der Gußform durchgehenden Öffnung der Gußform geführt, wobei seine Länge zumindest der der axialen Erstreckung der Öffnung entspricht. Dadurch ist es möglich, den Schieber bei der Vorbereitung der Form in einfacher Weise einzuführen und nach Füllen der Form zu verschieben. Besondere Vorteile ergeben sich hiebei dann, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Wände der den Schieber führenden Öffnung vom Formsand der Gußform gebildet sind, da in diesem Fall der Schieber beim Farmvorgang einfach eingelegt und somit als Hilfsmittel zur Formung der ihn führenden Öffnung herangezogen werden kann.

In Abhängigkeit von der Art des zu vergießenden Materiales kann der Werkstoff für das feuerfeste Material des Schiebers mit höherer oder niederer Wärmeleitfähigkeit bzw. mit größerer oder kleinerer Festigkeit gewählt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn erfindungsgemäß das feuerfeste Material Kernmasse, Keramik oder Mineralwolle, z.B. Kaolinwolle, oder ein Sinterwerkstoff ist. Me Auswahl dieses Materiales richtet sich nach dem Material, welches ia Betrieb verarbeitet wird. Dieses Material kann in einem Stahl— schieber oder Gußeisenschieber eingesetzt sein, z.B. in Form eines Ringes oder einer Platte, oder es kann dieses Material, den Schieber im gefährdeten Bereich umkleiden oder den Schieber bilden. In allen Ausführungsformen kann die Anordnung so getroffen sein, daß zwar die Gießdüse vor Abkühlung durch das feuerfeste Material geschützt wird, jedoch eine Beschleunigung der Abkühlung des Anschnittes durch den metallischen Teil des Schiebers erfolgt, der somit eine Kühlfahnenwirkung ausübt und gegebenenfalls auch zusätzlich gekühlt sein kann. Dadurch läßt sich dem Wunsche bessere Rechnung tragen, daß zwar eine Erstarrung des zu vergießenden Materiales in der Gießdüse unbedingt vermieden werden muß, jedoch zur Erzielung rascher Taktfolgen eine rasche Erstarrung des in die Gußform vergossenen Materiales zumindest im Anschnitt der Gußform wünschenswert ist. Auf diese Weise läßt sich auch die Abkühlungsgeschwindigkeit der vergossenen Schmelze nach Wunsch beeinflussen.

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In Abhängigkeit von der Form und dem zu vergießenden Material können die Schieber nur einmal oder nach Reinigung auch mehrmals Verwendung finden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich dadurch, daß die beschriebene Vorrichtung leicht automatisierbar ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht im wesentlichen darin, daß der Schieber beim Formen der Gußform in die Form eingelegt und vom Material der Gußform umformt wird. Wie bereits erwähnt, ergibt sich dadurch die Einsparung eines gesonderten Bauteiles zur Formung der den Schieber aufnehmenden Öffnung.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt. Fig.1 zeigt eine komplette Gießanlage im Vertikalschnitt, während Fig.2 ein Detail der Fig.1 im Vertikalschnitt zeigt. Fig.3 ist eine Draufsicht zu Fig.2. Die Fig.4 und 5 zeigen eine automatisierte Formanlage, wobei Fig.4 ein Schnitt nach der Linie IV - IV der Fig.5 und Fig.5 ein Schnitt nach der Linie V — V der Fig.4 ist. Die Fig.6 und 7 zeigen eine Ausführungsform eines Schiebers in Draufsicht bzw. im Schnitt nach der Linie VII - VII der Fig.6. Die Fig.8 und 9 zeigen eine Ausführungsvariante eines Schiebers in Draufsicht bzw. Seitenansicht.

Bei der Ausführungsform nach Fig.1 ist ein Vorratsbehälter 1 vorgesehen, in dem ein Rohr 2 angeordnet ist, das einen Ausgleichsbehälter 3 bildet. An seinem einen Ende weist das Rohr 2 eine Eintrittsdüse 4 für die Schmelze auf, welche Düse mit einem Stopfen 5 verschlossen werden kann. In Abstand hievon ist im Bereiche des anderen Endes des Rohres 2 die Gießdüse 6 angeordnet, die von einer Grundplatte 7 überdeckt ist, auf welcher die Kokille 8 oder eine andere Gußform, z.B. ein Sandgußform, ruht. An Öffnungen 9 des Vorratsbehälters 1 ist eine nicht dargestellte Induktionsheizung angeschlossen, mit welcher eine kontrollierte Gießtemperatur der Schmelze aufrecht erhalten werden kann. Der relativ große Querschnitt des Vorratsbehälters 1 ermöglicht die für die gleichmäßige Beheizung der Schmelze notwendige Strömung derselben, während die Strömung im vom Rohr 2 gebildeten Ausgleichsbehälter von der durch die Heizung hervorgerufenen Strömung unbeeinflußt bleibt. Der Vorratsbehälter ist entweder mit dem Schmelzofen gekoppelt oder intermittierend im Sinne eines konstanten Badspiegels beschickt, so daß die ferrostatische Höhe, von welcher die Gießgeschwindigkeit abhängig ist, im wesentlichen unverändert bleibt.

Wie die Fig.2 und 3 zeigen, umgreift die Grundplatte 7 die DUse 6 und ist gegenüber ihr durch einen Ring 10 aus wärmeisolierender Masse isoliert,

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um die Wärmeverluste Möglichst gering zu halten. Die Kokille 8 weist einen Rahmen 11 sowie eine Bodenplatte 12 auf. In der Bodenplatte 12 ist eine längliche Öffnung 13 vorgesehen, die sich auch durch die eine Wand des Rahmens 11 hindurch fortsetzt. In dieser Öffnung 13 liegt ein Schieber 14, der in seinem mit der Schmelze unmittelbar in Berührung kommenden Teil einen Fortsatz 15 aus feuerfeste« Material aufweist, der so ausgebildet ist, daß er die Strömungsverhaltnisse nur unwesentlich beeinflußt. Der Schieber muß zur Sicherung seiner endgültigen Schließstellung keineswegs abgerundet sein, sondern es maß lediglich gewährleistet werden, daß beim Überführen des Schiebers 14 in seine Schließstellung, was im allgemeinen schlagartig erfolgt, gegebenenfalls unter teilweiser Zerstörung des Fortsatzes 15 ein Verschluß des Anschnittes 16 der Kokille erzielt wird, so daß diese ohne Auslaufen der in ihr befindlichen Schmelze weitertransportiert werden kann.

An den Anschnitt 16 schließt sich der Formraum 17 der Kokille 8 an, an welchen ein Speiser 18 angeschlossen ist.

Der Schieber 14 ist mit einer Mut 19 versehen, die mit einem Sperriegel zusammenwirkt, der am Rahmen 11 der Kokille 8 um eine Achse 20* schwenkbar angeordnet ist und bei eingeschobene» Schieber 14 in die Nut 19 einrastet und damit ein ungewolltes Herausziehen des Schiebers während des Weitertransportes der Kokille 8 verhindert.

Zwischen der Düse 6 und der Kokille 8 kann natürlich auch ein Ver— schleißring angeordnet sein. Ferner ist es möglich, ia Schieber 14 eine Wasserkühlung vorzusehen, die nach Weitertransport der Kokille 8 in Aktion tritt.

Die Fig.4 und 5 zeigen die Anwendung der Erfindung auf eine automatische Formanlage. Hiebei werden geformte Sandballen 21 hintereinander auf einer Unterlage 22 der Gießdüse 6 zugeführt· Beim Formen dieser Sandballen 21 kann die Öffnung für den Schieber 14 durch Einlegen eines geeigneten Kernes eingeformt werden oder es kann der Schieber 14 selbst als solcher Kern verwendet werden. Der Schieber 14 weist ein Loch 23 auf, das entsprechend dem Querschnitt der Düse 6 und des Anschnittes 16 strömungstechnisch günstig gewählt wird. Der Schieber besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel zur Gänze aus feuerfestem Material, z.B. Kernmasse, Keramik, ungepreßte, gepreßte oder verfilzte Mineralwolle (insbesondere Kaolinwolle) oder einem Sinterwerkstoff. Nach Abschluß des Gießvorga nges verschiebt ein hydraulischer Stempel 24, der durch einen doppeltwirkenden Zylinder 25 mit Druckleitungen 26, 26* betätigt wird, den Schieber 14 und verschließt den Anschnitt 16· Die so verschlossene Sandform ist nun zum Weitertransport bereit. Der hydra ulische

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Zylinder 25 kann von einer Füllstandsmeßanlage automatisch gesteuert werden.

Bei der Ausführungsfonn des Schiebers 14 nach den Fig. 6 und 7 ist der Schieber zweischichtig ausgebildet. Die untere Schicht 27 besteht aus feuerfestem Material und deckt die der Gießdüse zugewendete Oberfläche des Schiebers ab. Die obere Schicht 28 ist metallisch, z.B. aus Gußeisen, Stahlguß od.dgl. Im Bereicht dieser Schicht ist das Loch 23 des Schiebers 14 durch einen Ring 29 aus feuerfeste« Material ausgekleidet.

Bei der Ausführungsvariante des Schiebers 14 nach den Fig.8 und 9 ist in die metallische Grundplatte 30 des Schiebers an seiner mit der Gießdüse in Berührung stehenden Oberfläche um das Loch 23 eine Einlage 31 aus feuerfestem Material eingesetzt.

Gewünschtenfalls kann der Speiseraum 18 bei allen Ausführungsformen mit exothermer Masse ausgekleidet werden.

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Claims (7)

ö 23. Sept. 1971 ο Ftf/Stt Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Vergießen im steigenden Guß oder Mittelguß in eine mit einer Gießdüse verbundene Gußform, für Gußstücke, deren Anschnitt wesentlich nach Abschluß des Gußvorganges erstarrt, wie insbesondere Gußstücke oder in Sandformen gegossene Gußstücke, wobei eine von einem Schieber gebildete Absperrvorrichtung vorhanden ist, mit der der noch flüssige Schmelzenstrang zwischen Gießdüse und Formhohlraum unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Gießdüse (6) in Abstand von dieser eine Vorrichtung (4,5) zur Steuerung der Gießgeschwindigkeit vorgesehen ist und daß der Schieber (14) im Boden (12) der Gußform (8) geführt ist und zumindest an seiner der Gießdüse zugewendeten, mit ihr zusammenwirkenden Oberfläche durch feuerfestes Material abgedeckt ist, wobei in der Gußform mindestens ein Speiser (18) vorhanden ist, der mit dem Formhohlraum (17) in Verbindung steht·

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) zumindest in seinem mit der Gießdüse (6) zusammenwirkenden Teil aus feuerfestem Material besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) gelocht ist und in einer über die Breite der Gußform (8) durchgehenden Öffnung (13) der Gußform geführt ist, wobei seine Länge zumindest der der axialen Erstreckung der Öffnung entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände der den Schieber (14) führenden Öffnung (13) vom Formsand der Gußform gebildet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14) einen metallischen Grundkörper aufweist, der im mit der Schmelze in seiner Offenstellung in Berührung stehenden Bereich, insbesondere an seiner Lochwand, mit dem feuerfestem Material umkleidet ist oder in den dort das feuerfeste Material, z.B. in Form eines Ringes oder einer Platte, eingelassen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerfeste Material Kernmasse, Keramik, ein Sinterwerkstoff oder Mineralwolle, z.B. Kaolinwolle, ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber beim Formen der Gußform in die Form eingelegt und vom Material der Gußform umformt wird.

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