DE2424840C3 - Abdichtung bei einer Vorrichtung zum Stranggießen von Fäden - Google Patents
Abdichtung bei einer Vorrichtung zum Stranggießen von FädenInfo
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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 zwischen dem Schmelztiegel und dem Überdruckkessel
und andrerseits zwischen dem Überdruckkessel und der Kühl- und Verfestigungskammer. Die Abdichtung muß
einerseits den im Betrieb herrschenden Drücken und Temperaturen sowie den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten 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 Dosenträger 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
is 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 Oberdruckkessels
gegenüber dem Kühl- und Verfestigungsraum nicht besteht
Ebenso gibt es bei einer aus der DE-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 Vakuumgießkamirier befindliche
Form eingefüllt, nachdem die Gießpfanne vakuumdicht auf die Einlaßöffnung der Vakuumgießkammer aufge
setzt 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
weggeschmolzen wird.
Bei einer aus der DE-OS 14 58119 bekannten
Vorrichtung zur Herstellung von Metallgußteilen, bei welcher die gesamte im Schmelztiegel enthaltene
Schmelze in eine Form überführt wird, wird bei Bedarf
ίο der Schmelztiegel selbst als Übsrdrucksefäß 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 Druck
differenzen noch eine Verbindungsstelle zwischen
einem Überdruckkessel und einer Kühl- und Verfestigungskammer; außerdem würde die angewendete
Verschweißung im Widerspruch zu der Forderung nach leichter Zerlegbarkeit stehen.
M Dagegen besteht bei Vorrichtungen zum Stranggießen von Fäden, bei denen der Schmelztiegel von einem
Überdruckkessel umgeben ist und die Düse in eine Kühl- und Verfestigungskammer mündet, zusätzlich zu
dem Problem der Abdichtung zwischen Schmelztiegelwand und Düse vor allem das Problem der Abdichtung
zwischen dem Oberdruckkessel und der Kühl- und Verfestigungskammer, Einerseits sind nämlich zur
Erzeugung eines feinen Strahls des Gußwerkstoffs ganz beträchtliche Drücke erforderlich; andererseits wird die
Bildung eines einwandfreien Fadens bereits durch geringe Gasmengen beeinträchtigt, die aus dem
Überdruckkessel in die Kühl- und Verfestigungskammer eindringen. Wenn die Forderung erfüllt wird, die
Vorrichtung zerlegbar zu gestalten, besteht unvermeidlich zwischen dem Oberdruckkessel und der Kühl- und
Verfestigungskammer eine Verbindungsstelle, die abgedichtet werden muß. Die Abdichtung ist um so
schwieriger, je höher die im Betrieb herrschenden Temperaturen sind, weil eine im kalten Zustand
einwandfreie Abdichtung infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungen der Bestandteile der Vorrichtung
beeinträchtigt werden kann. Dies gilt vor allem für das
Stranggießen von Drähten aus Metall, insbesondere aus Stahl.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Abdichtung für eine Stranggießvorrichtung dieser Art,
die die Forderung der Zerlegbarkeit erfüllt, keine engen Toleranzen erfordert und daher einfach und billig
herzustellen ist, und die auch bei hohen Drücken und Temperaturen voll wirksam bleibt
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einzwischen der Düse, der Schmelztiegelwandung und
dem Überdruckkessel angeordnetes, wärmeleitendes Futter, das bis zu der Verbindungsstelle zwischen dem
Überdruckkessel und der Kühl- und Verfestigungskammer reicht, und durch eine normale, bei der Schmelztemperatur
nicht beständige Dichtung, die an der Verbindungsstelle zwischen dem Futter und dem Überdruckkessel
angeordnet ist
Die Erfindung ergibt eine Abdichtung zwischen der Schmelztiegelwandung und der Düse infolge des
Temperaturabfalls entlang dem wärmeleitenden Futter, der zur Folge hat, daß aussickernder Gußwerkstoff
erstarrt und den bestehenden Spalt selbsttäig verschließt Die Abdichtung zwischen dem Überdruckkessel
und der Kühl- und Verfestigungskammer erfolgt dagegen durch eine zusätzliche Dichtung, die an dem
vom Schmelztiegelinhalt abgewandten Ende des Futters angeordnet ist; da diese Dichtung an einer verhältnismäßig
kühlen Stelle liegt, kann sie aus einem bei der Schmelztemperatur nicht betätigten Material hergestellt
sein, das so gewählt werden kann, daß es bei allen vorkommenden Drücken «ine einwandfreie Abdichtung
ergibt und auch unterschiedliche Wärmeausdehnungen ausgleichen kann.
Die beiden Dichtwirkungen können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch
noch sicherer gestaltet werden, daß im Bereich der normalen Dichtung ein Kühlelement angeordnet ist
Das Kühlelement verstärkt einerseits den Temperaturabfall entlang dem Futter, und es hält andererseits die
normale Dichtung auf einer sehr niedrigen Temperatur.
Die Verwendung des Futters bietet zusätzlich die bo
Möglichkeit, einen Verschluß für die Düse zu bilden, der sich nach Erreichen der Schmelztemperatur des
Gußwerkstoffs selbsttätig öffnet. Dies wird nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch
erreicht, daß das Futter vor der Inbetriebsetzung des »-> Schmelztiegels zusätzlich die Düse bedeckt und aus
einem von dem Gußwerkstoff aufschmelzbaren Werkstoffbesteht.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt Darin zeigt
F i g, 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 Schnitte 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 Tie^-d 1 ist von einem
Überdruckkessei 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 ["iüsenträger 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 wärmeleitende* 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
Überdruckkessei 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
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 D~.se, gegenüber dem Tiegel 1 und gegenüber dem
Kühlelement 8 deutlicher zu zeigen, ist das Spiel 25 zwischen diesen Teiitn vergrößert dargestellt Gewöhnlich
ist dieses Spiel von der Größenordnung eines Zehntelmillimeten. 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 Dosenträger
4, mit dem Kühlelement 8 und mit der Dichtung 23 in Berührung. Die axiale Lage der Düse 3 ist durch ein Teil
26 bestimmt, das in das Kühlelement 8 eingeschraubt ist. Dieses Teil 26 kann gegebenenfalls ein Bestandteil der
in dieser Figur nicht dargestellten Verfestigungskammersein.
Bei dem Ausführungsbeispiel von F i g. 2 erfolgt die Abdichtung zwischen dem Mantel 6 des Uberdruckkessels
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 GuBwerkstoff ein Metall oder
eine Metallegierung ist, besteht das Futter vorzugsweise aus dem GuBwerkstoff 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, ι Oficfuc, ucryniüfriüXiu, uGiTiiiriu üucF ucrgiciCiicn.
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.
Fig.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 Gußwerkstoffs 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 durcr Wegschmelzen oder Auflösung. Die innere öffnung des
Düsenkanals der Düse 3 wird dann freigegeben und det 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
to Futters 35. Diese Materialanhäufung verschließt der Spalt 63 zwischen dem nur teilweise dargestellter
Schmelztiegel 1 und dem Düsenträger 4. In dem der
Spalt 63 verschließenden Material 60 besteht eir unterbrechungsloser Übergang des Gußwerkstoffes ί
is von der flüssigen in die feste Phase. Das Ende 61 de;
Futters kann in dem eingesickerten Teil des geschmolzenen Ausgangsstoffes 2 festgelegt, also z. B. untei
Abdichtung eingeschweißt sein.
Da» AudcCkiüiicr 3j iiäci'i r i g. 3 wurde in einei
Vorrichtung verwendet, die dazu diente, unter einen· Gasdruck von 40 bar einen flüssigen Stahlstrahl be
einer Temperatur zwischen 1500 und 16000C in eir
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 eine; Weichstahlbleches mit 0,1% Kohlenstoff hergestelli
worden. Das Spiel zwischen dem Futter und derr Düsentn.ger einerseits und dasjenige zwischen dem
Futter und dem Kühlelement andererseits betrug ir kaltem Zustand 0,1 bis 0,2 mm, so daß der ursprüngliche
Spalt zwischen dem Düsenträger and der ihn aufnehmenden Ausnehmung in dem Schmelztiegel in kalterr
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 derr Düsenträger 4 und einem Befestigungsteil 41 andererseits angeordnet ist; das Futter 40 ist wiederum se ausgebildet, daß es zunächst die Düse 3 verdeckt und beim Schmelzen des Gußwerkstoffs weggeschmolzen wird. Die Kaltdichtung 23 befindet sich in einer Ausnehmung 42 des Kühlelementes 8.
Aus Fig.4 erkennt man ein ebenes Futter 40, das zwischen dem Schmelztiegel 1 und dem nur teilweise dargestellten Kühlelement 8 einerseits und derr Düsenträger 4 und einem Befestigungsteil 41 andererseits angeordnet ist; das Futter 40 ist wiederum se ausgebildet, daß es zunächst die Düse 3 verdeckt und beim Schmelzen des Gußwerkstoffs weggeschmolzen 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 breiter
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 Düsenlängsachse unabhängig.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Abdichtung bei einer Vorrichtung zum Stranggießen von Fäden mit einem Schmelztiegel, einer
daran angeordneten Stranggießdüse, einem den Schmelztiegel bis auf die Düsenmündung umschließenden Oberdruckkessel und mit einer mit dem
Oberdruckkessel im Anschluß an die Düsenmündung fest verbundenen Kühl- und Verfestigungskammer, gekennzeichnet durch ein zwischen der Düse, der Schmelztiegelwandung und dem
Oberdruckkessel angeordnetes, wärmeleitendes Futter (20,35,40,50), das bis zu der Verbindungsstelle zwischen dem Oberdruckkessel (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 Oberdruckkessel (6,8) angeordnet ist
2. Abdichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dattim Bereich der normalen Dichtung (23)
ein Kühlelement (8) angeordnet ist
3. Abdichtung 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 rf»s Futter (20,35,40,
50) aus dem Gußwerkstoff oder einem Hauptbestandteil des Gußwerkstoffs oest?ijt
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
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