DE2424840B2 - Abdichtung bei einer vorrichtung zum stranggiessen von faeden - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abdichtung bei einer Vorrichtung zum Stranggießen von Fäden mit einem Schmelztiegel, einer daran angeordneten Stranggießdüse, einem den Schmelztiegel bis auf die Düsenmündung umschließenden Überdruckkessel und mit einer mit dem Überdruckkessel im Anschluß an die Düsenmündung fest verbundenen Kühl- und Verfestigungskammer.

Bei Stranggießvorrichtungen der zuvor angegebenen Art wird der im Schmelztiegel befindliche geschmolzene Gußwerkstoff infolge des im Überdruckkessel « herrschenden Überdrucks durch die Düse in Form eines feinen Strahls herausgepreßt, der sich anschließend in der Kühl- und Verfestigungskammer zu einem Faden oder Draht befestigt. Dabei besteht das Problem der Erzielung einer einwandfreien Abdichtung einerseits _bo zwischen dem Schmelztiegel und dem Überdruckkessel und andrerseits zwischen dem Überdruckkessel und der Kühi- und Verfestiguugskammer. Die Abdichtung muß einerseits den im Betrieb herrschenden Drücken und Temperaturen sowie den unterschiedlichen Wärmeaus- 1,5 dehnungskoeffizienten Rechnung tragen, andererseits aber so beschaffen sein, daß die Stranggießvorrichtung leicht zerlegbar ist.

Bei einer aus der FR-PS 13 08 099 bekannten Vorrichtung zum Ziehen von thermoplastischen Fäden, insbesondere Glasfäden, mit einem Schmelztiegel, dessen Boden ein aus Platinblech gefertigter trogförmiger Düsenträger ist, erfolgt die Abdichtung zwischen dem Düsenträger und der Umfangswand des Schmelztiegels dadurch, daß der Umfangsabschnitt des Düsenträgers nach außen umgebogen ist und am äußeren Rand mit einem Kühlrohr in Verbindung steht. Dadurch entsteht ein Wärmegefälle, das zur Folge hat, daß Gußwerkstoff, der zwischen dem Düsenträger und der Umfangswand nach außen sickert, erstarrt und eine selbsttätige Abdichtung ergibt. Diese Abdichtung ist unabhängig von bestehenden Toleranzen und bleibt auch bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen wirksam; sie erlaubt ferner ein leichtes Zerlegen der Vorrichtung. Bei dieser Vorrichtung ist aber kein Überdruckkessel vorhanden, so daß das viel schwierigere Problem der Abdichtung des Überdruckkessels gegenüber dem Kühl- und Verfestigungsraum nicht besteht.

Ebenso gibt es bei einer aus der DT-AS 12 36 735 bekannten Vorrichtung für das Gießen von Stahl unter Vakuum keinen Überdruckkessel; die in der Gießpfanne unter Atmosphärendruck stehende Schmelze wird durch eine am Boden der Gießpfanne befindliche öffnung in eine in der Vakuumgießkammer befindliche Form eingefüllt, nachdem die Gießpfanne vakuumdicht auf die Einlaßöffnung der Vakuumgießkammer aufgesetzt worden ist. Die Abdichtung der Stoßstelle erfolgt durch eine mehrteilige Ringdichtung, die beim Aufsetzen der Gießpfanne zusammengedrückt wird. Ferner ist der Einlaß der Vakuumgießkammer durch ein dünnes Blech verschlossen, das durch den Gußwerkstoff weggeachmolzen wird.

Bei einer aus der DT-OS 14 58 119 bekannten Vorrichtung zur Herstellung von Metallgußteilen, bei welcher die gesamte im Schmelztiegel enthaltene Schmelze in eine Form überführt wird, wird bei Bedarf der Schmelztiegel selbst als Überdruckgefäß verwendet, indem an der Bodenöffnung eine Druckdifferenz erzeugt wird, wenn nicht bereits das Eigengewicht der Schmelze ausreicht. Abgesehen davon, daß die hierfür angewendeten Drücke sehr klein gegenüber den beim Stranggießen von Fäden erforderlichen Drücken sind, gibt es bei dieser Vorrichtung weder einen Überdruckkessel noch eine Kühl- und Verfestigungskammer, so daß auch nicht das Problem der Abdichtung zwischen solchen Räumen besteht.

Schließlich ist aus der AU-PS 2 12 907 eine Vorrichtung zum Entgasen einer Metallschmelze bekannt, bei welcher der von einem Tiegel in ein Vakuumgefäß führende Kanal dadurch vakuumdicht abgedichtet ist, daß er von einem Metallblech umgeben ist, dessen unteres Ende mit der Vakuumkammer verschweißt und von einem Kühlrohr umgeben ist, während das obere Ende in die Schmelze ragt und von dieser weggeschmolzen wird. Auch bei dieser Vorrichtung gibt es weder die für das Stranggießen von Fäden erforderlichen Druckdifferenzen noch eine Verbindungsstelle zwischen einem Überdruckkessel und einer Kühl- und Verfestigungskammer; außerdem würde die angewendete Verschweißting im Widerspruch zu der Forderung nach leichter Zerlegbarkeit stehen.

Dagegen besteht bei Vorrichtungen zum Stranggießen von Fäden, bei denen der Schmelztiegel von einem Überdruckkessei umgeben ist und die Düse in eine Kühl- und Verfestigungskammer mündet, zusätzlich zu

dem P«
_wand und

der Abdichtung zwischen Schmelztiegeln,ise vor allem das Problem der \bdichtung rf-m Überdruckkessel und der Kühl- und «kammer. Einerseits sind nämlich zur VerfesuJS·"¹^¹" _feinen Strahls des Gußwerkstoffs ganz Erzeugung ei _{ke erfor}derlich; andererseits wird die betrachte«⁶" _einwandfreien _{Fadens bereits durch} Bildung emcbeeinträchtigt, die aus dem ?^erinf wSel in die Kühl- und Verfestigungskam-M⁰¹A_n Wenn die Forderung erfüllt wird, die _mer einarnig · _{zu gesta}i_ten, besteht unvermeid-

^VorrichtUh!n dem Überdmckkessel und der Kühl- und lieh zwischen de Verbindungsstelle, die abge-

Verfest.gungskamme_ß ^ _{Abdichtung ist um so} dichtet wei - ^ _{dje jm Betrieb} herrschenden schwieriger, J ^ ^ _{jm ka}„_{en Zustand}

Temperature _{h info}i_ge unterschiedlicher

einwandfreie Bestandteile der Vorrichtung

^Wlrn!rl_Ch?.gi werden kann. Dies gilt vor allem für das beemtracniig Drähten aus Metall, insbesondere aus Stranggießen ^VUI

der

10

15

""Aufeabe der Erfindung ist die Schaffung einer ₄Ä„B für eine Stranggießvorrichtung d.eser Art, Abdichtung ι _Zeriegbarkeit erfüllt, keine engen

die die Forderung «_rt ^^^ _{dnfach und bi}„_ig

die auch bei hohen Drücken und

κ, h Her triinaung wi.u U.V.O. Aufgabe gelöst durch ■ ^N _zlch η Ϊ- Düsl der Schmelztiegelwandung und T«f Überdruckkessel angeordnetes, wärmeleitendes ?lr das bis zu der Verbindungsstelle zwischen dem rSruckkesel und der Kühl- und Verfestigung-ΐ e chi und durch eine normale, beider Schmelztemr nicht beständige Dichtung, die an der Verbin- £ste">"IÄen d'em Futter und dem Überdruck-

eine Abdichtung zwischen der und der Düse infolge des

2rssīi=s

<v Wühlen Stelle liegt, kann sie aus einem bei der

nie be.den u.cmw,^u„₆... können gemäß einer vorteühaf en Weiterbildung der Erfindung dadurch noch sicherer gestaltet werden, daß im Bereich der v> noch sicherer^ ^ _Kühle!ement angeordnet ist.

ii einen VerschluB fur die Düse zu talden, der r;_dS_h,_r3e_=£

daB das Fut.tr vor der inbemetaMzung de

«toff besteht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnung dargestellt. Darin zeigt

Fig. 1 einen schematischen Axialschnitt durch eine Stranggießvorrichtung mit einer Abdichtung gemäß der Erfindung,

Fig.2 einen Schnitt durch eine Hälfte des unteren Teiles einer abgeänderten Stranggießvorrichtung in vergrößertem Maßstab mit einer Ausführungsform der Abdichtung, bei welcher das Futter die Düse nicht abdeckt,

Fig.3 bis 5 Schritte entsprechend Fig.2 mit Ausführungsbeispielen der Abdichtung, bei denen das Futter die Düse zunächst abdeckt und dann weggeschmolzen wird, und

Fig.6 eine Teilschnittansicht der Vorrichtung von Fig. 3 nach dem Wegschmelzen des die Düse bedeckenden Teils des Futters.

F i g. 1 zeigt einen mit dem geschmolzenen Gußwerkstoff 2 gefüllten Schmelztiegel 1. Am Boden des Schmelztiegels 1 befindet sich eine Düse 3, die in einem Düsenhalter 4 angeordnet ist. Der Tiegel 1 ist von einem Überdruckkessel umschlossen, der aus einem Mantel 6 und einem Boden 8 besteht. Am Mantel 6 ist ein Druckgaseinlaß 7 angebracht, der an eine nicht dargestellte Druckgasquelle angeschlossen ist.

Der Düsenträger 4 ruht auf dem als Kühlelement ausgebildeten Boden 8 des Überdruckkessels, der mit dem Mantel 6 verbunden ist. Zur Abdichtung zwischen diesen beiden Teilen dient eine Dichtung 9. Zur Verstärkung der Kühlwirkung ist in dem Kühlelement 8 ein Kühlmittelkanal 10 angebracht, durch den ein Kühlmittel umläuft. Das Kühlelement 8 hat eine axiale öffnung 11, durch die ein aus der Düse 3 austretender Strahl 12 des geschmolzenen Gußwerkstoffs hindurchgehen kann. Dieser Strahl tritt aus der äußeren Düsenkanalöffnung 13 der Düse 3 in eine nur teilweise dargestellte Kühl- und Verfestigungskammer 14 ein.

Zwischen dem Düsenträger 4 und der Umfangswand des Schmelztiegels 1 ist ein wärmeleitendes Futter 20 angeordnet, dessen oberes Ende 21 mit dem Gußwerkstoff 2 im Schmelztiegel in Berührung steht. Das untere Ende 22 des Futters 20 hat Berührung mit dem Kühlelement 8 an der Verbindungsstelle zwischen dem Überdruckkessel 6, 8 und der Kühl- und Verfestigungskammer 14, d.h. an der Stelle, an der das im Überdruckkessel befindliche, unter Überdruck stehende Gas in die Kühl- und Verfestigungskammer eindringen könnte. An dieser Stelle ist eine Dichtung 23 angeordnet, die mit dem unteren Ende des Futters 20 in

1 Berührung steht.

F i g. 2 zeigt ausführlicher die Anordnung eines Futters 20, welches die obere Kanalöffnung 24 der Düse 3 nicht abdeckt. Um die Lage des Futters 20 gegenüber der Düse, gegenüber dem Tiegel 1 und gegenüber dem Kühlelement 8 deutlicher zu zeigen, ist das Spiel zwischen diesen Teilen vergrößert dargestellt. Gewöhnlich ist dieses Spiel von der Größenordnung eines Zehntelmillimeters. Die Bearbeitungen dieser Teile können also mit üblichen und wenig kostspieligen Werkzeugen erfolgen.

Das Futter 20 steht mit dem geschmolzenen Gußwerkstoff 2. mit dem Tiegel 1. mit dem Düsenträger 4, mit dem Kühlelement 8 und mit der Dichtung 23 in Berührung. Die axiale Lage der Düse 3 ist dur'.-h ein Teil 26 bestimmt, das in das Kühlelement 8 eingeschraubt ist. Dieses Teil 26 kann gegebenenfalls ein Bestandteil der in dieser Figur nicht dargestellten Verfestigungskammer sein.

30

Bei dem Ausführungsbeispiel von F i §. 2 erfolgt die Abdichtung zwischen dem Mantel 6 des Überdruckkessels und dem Kühlelement 8 durch eine Dichtung 27. Alle diese Teile werden durch einen Ring 28 zusammengehalten, der mit Bolzen an dem Mantel 6 des Überdruckkessels befestigt ist.

Das Futter 20 kann aus jedem beliebigen gut wärmeleitenden Material bestehen, vorausgesetzt, daß es gasdicht ist, die im Betrieb auftretenden Temperaturen aushält und mit dem Gußwerkstoff chemisch verträglich ist. Wenn der Gußwerkstoff ein Metall oder eine Metallegierung ist, besteht das Futter vorzugsweise aus dem Gußwerkstoff selbst oder aus einem Hauptbestandteil der den Gußwerkstoff bildenden Legierung. Als Material für das Futter können aber auch Zusammensetzungen von anderen Metallen und/oder Metalloiden verwendet werden, insbesondere deren feuerfesten Verbindungen, wie z. B. Kieselerde, Silikate, Tonerde, Berylliumoxid, Bornitrid oder dergleichen.

Wie ersichtlich, sind die Dichtungen 23 und 27 in gekühlten Bereichen angeordnet. Deshalb können für diese Dichtungen gebräuchliche Dichtungsmaterialien verwendet werden, die ohne weiteres in der Lage sind, verhältnismäßig hohen Drücken standzuhalten. So kann insbesondere die Dichtung 23 aus einem elastischen, metallisch-plastischen oder metallischen Material oder auch aus einem verklebten, verschweißten oder verlöteten Verbundwerkstoff bestehen.

F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des wärmeleitenden Futters, das so ausgebildet ist, daß es zunächst die innere Düsenkanalöffnung 24 der Düse 3 verdeckt. Zu diesem Zweck schließt sich an das eigentliche zylindrische Futter 35, das ähnlich wie das Futter 20 in Fig. 2 zwischen dem Düsenhalter 4, der Wand des Schmelztiegels 1 und dem Kühlelement 8 angeordnet ist, ein flacher Boden 30 an, der sich vor dem Schmelzen und während des Schmelzvorganges des Giißwerkstoffs in dem Tiegel 1 zwischen der Düse und dem Gußwerkstoff befindet.

Das Futter 35 besteht bei dieser Ausführungsform aus einem Material, das durch den geschmolzenen Gußwerkstoff aufschmelzbar ist, vorzugsweise also aus dem Gußwerkstoff selbst. Wenn der Gußwerkstoff Stahl ist, kann das Futter 35 vorteilhaft aus weichem Eisen bestehen.

Der Tiegel 1 ist bei diesem Ausführungsbeispiel von dem nur teilweise dargestellten Kühlelement 8 durch eine feuerfeste und isolierende Schicht 36 getrennt. Wie bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist am unteren Ende des Futters 35 die Dichtung 23 angeordnet.

Wenn der Gußwerkstoff in dem an den Boden 30 des Futters angrenzenden Bereich seine Schmelztemperatur erreicht hat, so verschwindet der Boden 30 durch Wegschmelzen oder Auflösung. Die innere öffnung des Düsenkanals der Düse 3 wird dann freigegeben und der Strahl 12 aus dem geschmolzenen Gußwerkstoff kann in die Verfestigungskammer gespritzt werden. Wie aus Fig.6 ersichtlich, bildet sich dann eine verfestigte Materialanhäufung 60 an dem oberen Ende 61 des Futters 35. Diese Materialanhäufung verschließt den Spalt 63 zwischen dem nur teilweise dargestellten Schmelztiegel t und dem Düsenträger 4. In dem den Spalt 63 verschließenden Material 60 besteht ein unterbrechungsloser Übergang des Gußwerkstoffes 2 von der flüssigen in die feste Phase. Das Ende 61 des Futters kann in dem eingesickerten Teil des geschmolzenen Ausgangsstoffes 2 festgelegt, also z. B. unter Abdichtung eingeschweißt sein.
Das Abdeckfutter 35 nach F i g. 3 wurde in einer Vorrichtung verwendet, die dazu diente, unter einem Gasdruck von 40 bar einen flüssigen Stahlstrahl bei einer Temperatur zwischen 1500 und 1600°C in ein Kühlmedium zu spritzen. Das Futter 35 hatte eine Länge von 40 mm, einen Durchmesser von 20 mm und eine Stärke von 0,8 mm. Es war durch Ziehen eines Weichstahlbleches mit 0,1% Kohlenstoff hergestellt worden. Das Spiel zwischen dem Futter und dem Düsenträger einerseits und dasjenige zwischen dem Futter und dem Kühlelement andererseits betrug in kaltem Zustand 0,1 bis 0,2 mm, so daß der ursprüngliche Spalt zwischen dem Düsenträger und der ihn aufnehmenden Ausnehmung in dem Schmelztiegel in kaltem Zustand 1,0 bis 1.2 mm betrug.

Aus Fig.4 erkennt man ein ebenes Futter 40, das zwischen dem Schmelztiegel 1 und dem nur teilweise dargestellten Kühlelement 8 einerseits und dem Düsenträger 4 und einem Befestigungsteil 41 andererseits angeordnet ist; das Futter 40 ist wiederum so ausgebildet, daß es zunächst die Düse 3 verdeckt und beim Schmelzen des Gußwerkstoffs weggeschmolzcn wird. Die Kaltdichtung 23 befindet sich in einer Ausnehmung 42 des Kühlelementes 8.

Das Abdeckfutter 50 der Ausführungsform nach Fig. 5 hat die Form eines Napfes mit einem breiten Rand 51.

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen und den dabei verwendeten Futtern ist der Strahl des geschmolzenen Gußwerkstoffes bzw. die Düsenöffnung senkrecht nach unten gerichtet; die Funktion des Futters ist aber von der räumlichen Orientierung des Strahles bzw. der Düscnlängsachsc unabhängig.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Abdichtung bei einer Vorrichtung zum Stranggießen von Fäden mit einem Schmelztiegel, einer daran angeordneten Stranggießdüse, einem den Schmelztiegel bis auf die Düsenmündung umschließenden Überdruckkessel und mit einer mit dem Überdruckkessel im Anschluß an die Düsenmündung fest verbundenen Kühl- und Verfestigungskammer, gekennzeichnet durch ein zwi- sehen der Düse, der Schmelztiegelwandung und dem Überdruckkessel angeordnetes, wärmeleitendes Futier(20,35,4O,50),das bis zu der Verbindungsstelle zwischen dem Überdruckkessel (6, 8) und der Kühl- und Verfestigungskammer (14) reicht, und durch eine normale, bei der Schmelztemperatur nicht beständige Dichtung (23), die an der Verbindungsstelle zwischen dem Futter (20,35,40,50) und dem Überdruckkessel (6,8) angeordnet ist.

2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der normalen Dichtung (23) ein Kühlelement (8) angeordnet ist.

3. Abilichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlelement (8) einen Kühlmittelkanal (10) enthält.

4. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (20, 35, 40, 50) aus metallischem Werkstoff besteht.

5. Abdichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (20,35, 40,50) aus weichem Eisen besteht.

6. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (20, 35, 40, 50) aus dem Gußwerkstoff oder einem Hauptbestandteil des Gußwerkstoffs besteht.

7. Abdichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Futter (35) vor der Inbetriebsetzung des Schmelztiegels zusätzlich die Düse (3) bedeckt und aus einem von dem Gußwerkstoff aufschmelzbaren Werkstoff besteht.