DE28589C - Apparat zum Giefsen von Metall - Google Patents

Description

Es ist bekannt, dafs besonders in gröfseren aus Stahl oder Gufsstahl gefertigten Gegenständen während oder nach der Bearbeitung zuweilen plötzlich von selbst Risse entstehen, von denen vorher keine Spur bemerkt wurde und für welche bisher vergebens eine richtige Erklärung gesucht wird!

Es erscheint jedoch am berechtigtsten, den Grund hierfür in der fehlerhaften Giefsmet:hode der Blöcke zu erblicken, aus welchen jene unbrauchbaren Stücke angefertigt wurden.

Da man ursprünglich bei der Gufsstahlfabrikation fast nur kleine Blöcke gofs, so verlangte man auch, dafs dieselben eine durchaus reine Oberfläche besafsen. Durch das Giefsen in lange, dünne Giefsformen wurde diese Beschaffenheit auch ohne . Schwierigkeiten erreicht. ' .". "

Das alte Arbeitsverfahren wurde jedoch beibehalten, als man später immer gröfsere und gröfsere Blöcke gofs, und so ist bei allen zur Zeit gebräuchlichen Giefsverfahren die Einrichtung der den flüssigen Stahl enthaltenden Giefspfanne noch immer einfach derart, dafs das Metall direct in die Form hineinstürzt. '' '·' ■-. ■'■■;■ : ^: ■■'■■ ■■■■■■

Diese Art des Giefsens ist zur Herstellung grofser Blöcke jedoch durchaus untauglich und besitzt folgende Mifsstände:

1. fehlt jede'Vorkehrung, um das Schwinden des Metalles während seines Kaltwerdens behutsam und langsam vor sich gehen zu lassen;

2. wird das Entweichen der Gase während des Erstarrens verhindert; ■ I'■'■■" ■'.'■;

3. erhält man nothwendigerweise sowohl ihrer chemischen Zusammensetzung nach als auch in ihrer Structur durchaus nicht homogene Blöcke, welche sowohl in der Längs- wie in der Querrichtung Linien geringerer Festigkeit besitzen, deren Lage und -Beschaffen· ■ heit sich je nach der Natur des Erzes und den Verhältnissen beim Gufs ändern, Treten diese Ungleichheiten in höherem Grade auf, so sind sie auch die Ursache nachträglich plötzlich von selbst auftretender Sprünge' und Risse;

4. mufs man, um sicher zu gehen, einen grofsen Theil des Stahlblockes entfernen und verwerfen. .

Diese Mängel werden durch das vorliegende Giefsverfahren sämmtlich beseitigt. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen sind auf beiliegender Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt: die ganze Einrichtung im Verticalschnitt. Fig. 2 ist eine Ansicht des Stützrahmens für die Form. Fig. 3 und 4 sind detaillirte Schnitte durch das Mundstück der Giefspfanne.

Die in bekannter Weise auf einem Kran gelagerte Giefspfanne g kann mittelst derselben sowohl rings im Kreise herum als auch auf- und niederbewegt werden. Aufserdem läfst sich dieselbe horizontal hin- und herverschieben.

An die Ausflufsöfmung im Boden der Pfanne ist ein Rohr α angeschlossen, welches unten in ein Mundstück b aus gebranntem Thon endigt. Dieses Mundstück b dient dazu, die Richtung des ausfliefsenden Metalles abzulenken und ist, wie Fig. 1 deutlich zeigt, so eingerichtet, dafs das Metall nicht mehr vertical auf den Boden der Form fallen kann, sondern über den ein wenig ansteigenden Boden im

Mundstück b hinweg in die Form fliefsen mufs.

Dieses Mundstück ist aufserdem im Vergleich mit dem Rohr α etwas erweitert, so dafs dadurch das Ueberrliefsen des Metalles in die Form h verlangsamt und auch das Entstehen einzelner getrennter Klumpen bei Beginn des Giefsens' verhindert wird. Derselbe Zweck kann auch noch durch vielfach andere Formen des AusflufsstUckes b erreicht werden. So könnte man z. B. in dem Falle, wo die Entfernung der Pfanne von der Form und die Ausflufsöffnung sehr grofs ist, zwischen das Rohr α und das Ansatzstück b ein mit dem ersteren sorgfältig verbundenes Knierohr einschalten, welches unten eine Erweiterung enthält und den Stofs des Metalles aufnimmt. Der Boden der Giefsform h besteht aus einer 20 bis 30 mm starken Platte aus einem die Wärme gut leitenden Metall (etwa Kupfer). Diese Bodenplatte ruht auf einem Rahmen d aus Gufseisen oder einem anderen geeigneten Metall, welcher mit strahlenförmig angeordneten Rippen versehen ist, welche die Bodenplatte c hinreichend unterstützen, um ein Durchbiegen derselben zu verhüten. Die Rippen sind consolartig gestaltet, so dafs in der Mitte zwischen denselben eine Brause e angebracht werden kann, welche während des Giefsens und noch · darüber hinaus ununterbrochen die Bodenplatte der Form mit kaltem Wasser besprengt und dieselbe stark kühlt. ' ;

Der Rippenrahmen d ruht auf einer Platte/, welche in der Mitte in ein Rohr tibergeht, durch welches das ausgespritzte Wasser abgeführt wird und welches das centrale Wasserzuflufsrohr umgiebt. An der Platte f ist ; ein Kegelrad/ befestigt, durch dessen Rotation die Platte/ mit dem Rippengestell d und die ganze Form h in Umdrehung versetzt wird, während die Brause e stehen bleibt.

Nachdem die Giefspfanne g mit Stahl gefüllt und behufs Ausführung der Giefsoperatipn in die erforderliche Lage gebracht ist, wird dieselbe mit dem Rohr α mit Mundstück b verbunden und dann so tief eingestellt, dafs das Mundstück b sich nur einige Centimeter über dem Boden c der Form befindet. Darauf bringt man letztere in Rotation, setzt die Brause in Thätigkeit und hebt den die Ausflufsöffnung verschliefsenden Stöpsel völlig aus derselben heraus, so dafs die herausströmende Masse schon in einigen Secunden den Boden der Giefsflasche völlig bedeckt. Dann verkleinert man allmälig die freie Ausflufsöffnung, hebt die Giefspfanne nach und nach um ein Geringes, jedoch so langsam, dafs das steigende Niveau des Stahles bald die Höhe der Ausflufsöffnung am Mundstück b erreicht und das Ausströmen des Stahles somit unmittelbar auf der Oberfläche des in der Form schon befindlichen Metalles in tangentialer Richtung stattfindet. Von diesem Augenblick an hebt man die Giefspfanne vollkommen gleichmäfsig mit dem Steigen des Stahles in der Form hoch und regelt die Ausflufsmenge derart, dafs dieselbe auf der Oberfläche in der Form beständig die geeignete Temperatur besitzt. Dabei kann man je nach der Bestimmung des betreffenden Blockes durch entsprechendes horizontales Verschieben der Pfanne das Metall mehr oder weniger in der Mitte oder am Rande der Form ausfliefsen lassen.

Der Gufs mufs so geleitet werden, dafs das Schwinden des Metalles in durchaus unbehinderter Weise eintreten kann, und zu diesem Behufe mufs das Erkalten möglichst continuirlich von unten nach oben hin vor sich gehen.

Damit die in der Mitte befindliche Gufsmasse hierbei nicht zurückbleibt, ist die Brause vom Rande nach der Mitte hin enger durchlöchert; aufserdem wird die Abkühlung in der Mitte auch schon dadurch verstärkt, dafs hier die Wasserstrahlen ziemlich senkrecht auf die Bodenplatten treffen. Um das Schwinden am äufseren Rande zu erleichtern, könnte man in einzelnen Fällen das Innere der Form bis zu einer bestimmten Höhe mit einer dünnen Schicht einer feuerfesten trockenen Masse auskleiden.

Sobald der Boden der Form durchweg mit flüssigem Stahl bedeckt ist, beschränkt man das Ausströmen des Metalles derart, dafs das •Erkalten gleichmäfsig und allmälig von unten nach oben hin eintritt, wodurch nicht allein ein rationelles Schwinden ermöglicht, sondern auch das Entweichen der Gase während des Erstarrens begünstigt wird.

Diese Einrichtungen ermöglichen auch, die sehr lebhafte Erkaltung des Metalles an der Oberfläche infolge der Ausstrahlung auszunutzen , da beständig auf diese durch Ausstrahlung abgekühlte Schicht neue Schichten flüssigen Metalles ausgebreitet werden.

Da die Ausflufsmündung des Mundstückes b stets theilweise in die flüssige Stahlmasse eingetaucht ist, so braucht man nicht die Bildung von festen Klumpen an derselben zu befürchten, und infolge dessen kann der Ausgufs sehr langsam vorgenommen werden. Die Ausflufsöffnung ist auch noch besonders dadurch gegen Abkühlung geschützt, dafs der Boden des Mundstückes einen Sack bildet, welcher beständig mit flüssigem Material gefüllt ist. Die Rotation der Form kann im Anfange; bis der Boden derselben mit Stahl bedeckt ist, eine etwas schnellere sein, doch darf dieselbe immerhin nur so langsam sein, dafs die Oberfläche der Gufsmasse möglichst horizontal und eben bleibt. Wie leicht einzusehen, kann das zum Abkühlen dienende Wasser in keiner Weise

mit dem geschmolzenen Metall in Berührung kommen. Da man mit der neuen Einrichtung ferner von Anfang an den Stahl eher in der Mitte als am Rande kühlen kann, so ist es hierdurch möglich, Blöcke von grofser Oberfläche zu giefsen, ohne dafs. sich in demselben Risse bilden können, wie solche bei grofsen Blöcken entstehen, welche nach den gewöhnlichen Giefsverfahren hergestellt werden.

Wenn auch die Bodenplatte der Form nur sehr dünn ist, so braucht doch nichts befürchtet zu werden, sobald dieselbe nur genügend unterstützt ist; denn einmal fliefst das Metall überhaupt ohne irgend welche nennenswerthe Kraft über, und aufserdem wechselt der Ausflufs auch infolge der Rotation der Form fortwährend seine Lage zum Boden, welcher schliefslich noch von unten kräftig gekühlt wird, so dafs derselbe also in keiner Weise angegriffen wird und sehr lange' Zeit benutzt werden kann.

Statt des ebenen Bodens kann auch, wenn erwünscht, ein aus einem gut leitenden Metall (Kupfer, Gufseisen) hergestellter Boden von der Form eines stumpfen Kegels angewendet werden, dessen Stärke von . der Mitte aus allmälig abnimmt. Ein solcher Boden würde durch seine beträchtliche Masse in analoger, wenn auch nicht so energischer Weise abkühlend wirken wie die Wasserkühlung.

Es ändert ferner nichts an dem Verfahren, wenn man bei feststehender Ausflufsöffhung die Form während des Gusses vertical senkt oder eine gänzlich feststehende Form verwendet und der Ausflufsöffnung neben der Hebung eine rotirende Bewegung ertheilt, oder endlich die Form vertical beweglich macht und die Ausflufsöffhung rotirend einrichtet. In jedem Falle handelt es sich stets darum, das Metall so in die Form gelangen zu lassen, dafs der Austritt desselben an der Oberfläche des in der Form befindlichen Metalles und nach und nach an allen Stellen dieser. Oberfläche er-,

Das neue Giefsverfahren rergiebt äufserst dichte Blöcke, und da das ^Schwinden des -Metalles in keiner Weise: behindert wird, so werden auf diese Weise direct bessere Re- > sultate erzielt als durch die kräftigste Compression. Jeder Block, dessen Höhe seinen Durchmesser nicht übersteigt, wird nicht die geringste Spur von innerem Schwinden zeigen und ohne Besorgnifs bis auf seine äufsere Gufshaut vollständig verwerthet werden können; der Abfall wird also, auf ein Minimum reducirt. Aber selbst wenn dieses Höhenmafs erheblich überschritten wird, zeigen die Blöcke doch ein viel geringeres Schwinden und eine viel gröfsere Homogenität als die nach den alten Verfahren hergestellten.

Die nach dem beschriebenen Verfahren gegossenen Blöcke eignen sich besonders für Gegenstände mit sehr starken Dimensionen und welche eine hohe Sicherheit gewähren sollen, z. B. für Kessel- und Schiffsbleche, starke Kurbelachsen, Triebwellen von Dampfschiffen, Ringe und Kanonenkörper, Bandagen für Eisenbahnräder etc.

Ganz besonders eignet sich das . neue Verfahren zur Herstellung von Gufsstahlpanzerplatten, und infolge der Möglichkeit, nach und nach Stahlschichten von verschiedener Härte über einander zu giefsen, auch zur Anfertigung von Compound-Panzerplatten.

Claims (4)

Patent-Ansprüche:

1. Mundstück zum Ausflufs des geschmolzenen Metalles in horizontaler oder nahezu horizontaler Richtung in die Form.

2. Vorrichtung zur Stellung des Mundstückes (Patent-Anspruch i.) auf gleiches Niveau mit der Oberfläche des schon in der Form befindlichen Metalles oder in eine andere Höhenlage.

3. Die Anordnung eines in Bezug auf den Querschnitt des Zuführungsrohres des Metalles erweiterten Ausflufsmundstückes, der-

. art, dafs das Metall an der Oberfläche des bereits in der Form befindlichen Metalles mit verringerter Geschwindigkeit austritt.

4. Die Anordnung einer dünnen, aus gut leitendem Metall bestehenden Bodenplatte der Gufsform, welche durch Wasser gekühlt wird.

Hierzu t Blatt Zeichnungen.