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VERFAHREN ZUM AUFBRINGEN EINER WÄRMEDAMMSCHICHT AUF DIE
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INNENFLÄCHE EINER ROTIERENDEN KOKILIL Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf die Schleudergußtechnologie bei der Herstellung von Rohrrohlingen, und
zwar auf ein Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht auf die Innenfläche
einer rotierenden Kokille.
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Die Erfindung kann in der chldudergußtechnoloie bei der Herstellung
von mono- und bimetallischen Rohrrohlingen benutzt werden.
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In den meisten industriell entwickelten Ländern findet das Schleudergußverfahren
zur Herstellung von mono- und bimetallischen rohren für verschiedene Industriezwecke
eine weitgehende Anwendung. Dabei weist das in diesem Verfahren erhaltene Metall
physikelisch-mechanische Higenschaften auf, die mit denen eines geschmiedeten Metalls
auf der gleichen Stufe stehen.
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Ein Problem bei der Herstellung von bimetallischen Rohrrohlingen,insbesondere
wenn es um große Rohrrohlinge
geht, besteht darin, daß es schwierig
ist, zwei Metalle über die Gußstücklänge fest und gleichmäßig zusammenzuschweißen.
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Es ist besonders wichtig und notwendig für das Zustande kommen einer
festen Verbindung von zwei Metallen im Guß, der in einem Reihengußverfahren erhalten
wird, daß die Innenfläche der ersten Schicht vor dem Gießen der nächsten Metallschicht
darauf eine ganz bestimmte Temperatur haben soll.
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Es ist bekannt, daß während des Kristallisationsvorganges die Temperatur
des Gußstückmetalls über die Kokillenlänge ungleich ist. An der Stelle, wo der Metallstrahl
aus der Gießpfanne in die Kokille fällt, ist diese Temperatur höher als am entgegenliegenden
Kokillenende. Die Temperaturdifferenz kann die vierte von hundert Graa erreichen
und erhöht sich mit der Vergrößerung des Rohrrohlings. all dies führt zum Nichtschweißen
oder zum Vermischen der Metalle.
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Ein Problem auf diesem Gebiet der Technik ist es, große bimetallische
rohre unter festem und gleichmäßigem Terschwei-Ben von zwei lVletallen über die
gesamte Gußstücklänge herzustellen, wobei gleichzeitig der Arbeitsaufwand gesenkt
und die Verfahrensleistungsfähigkeit gesteigert werden muß.
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Der Arbeitsgang, bei dem auf die Innenfläche der kokille ein Wärmedämmbelag
aufgebracht wird, ist mit den Besonderheiten des Schlc-udergußverfahrens und mit
der Qualität des im Schleudergußverfahren gegossenen Metalls des Rohrrohlings verknüpft.
Mit diesem Arbeitsgang wird bezweckt, die Geschwindigkeitk
und
den Grad der Erhitzung der Kokille zu vermindern und somit die Standzeit derselben
zu verlängern, die Abkühlgeschwindigkeit des Gußes sowohl längenmäßig als auch schnittmäßig
zu regeln und das eingegossene Metall in flüssigem Zustand für eine möglichst längere
Zeit zu unterhalten, damit es als eine gleichmäßige Schicht über die Innenfläche
der Kokille zerfließt.
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Zur Zeit sind mehrere Verfahren bekannt, nach denen auf die Innenfläche
einer rotierenden Kokille ein Wärmedämmbelag aufgebracht werden kann. Der Wärmedämmbelag
wird nämlich mittels Profilierrollen als Formstoff eingewalzt, mittels eines Sonderzerstäubers
als Kokillenschlichte aufgetragen und mit einer Schippe schüttbar zugeführt.
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Das Aufbringen eines Wärmedämmbelages auf die Innenfläche einer rotierenden
Kokille durch Einwalzen des Formstoffes mittels Profilierrollen wird folgendermaßen
durchgeführt. Der aus einem Füllstoff und einem Bindemittel zubereitete Formstoff
wird mit Hilfe von Sondervorrichtung in die sich langsam drehende Kokille eingeblasen.
Nach der erfolgten Zuführung wird der Formstoff eingeebnet und mit Hilfe von Schabern
und Rollen verdichtet. Der Rest des unverdichtet gebliebenen Formstoffes wird durch
den fordor-und den Hinterdeckel aus der Kokille ausgeschüttet. Um die Feuchte zu
entfernen, wird der verdichtete Wärmedämmbelag getrocknet, indem man die Kokille
erwärmt. Nach dem Trocknen wird die Kokille zusammenOebaut, indem man sie mit den
Deckeln
abschließt Erst dann in die Kokille gießfertig.
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Das in Rede stehendc erfahren zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages
auf die Innenfläche einer rotierenden Ko kille hat folgende Nachteile: das Verfahren
ist arbeitsintensiv, erfordert eine Zubereitung des Formstoffes, dabei muß der Wärmedämmstoff
mit # = 0,7+0,9 kp/cm² eine gewisse Bildsamkeit im Rohzustand aufweisen; das erfahren
setzt eine Sonderausrüstung zum Zuführen, Sinebnen, Verdichten und Trocknen des
Wärmedämmbelages in der Kokille voraus, eignet sich hauptsächlich zum Gießen kurzer
und klenndimensionierter zylinderförmiger Rohlinge und erlaubt zusetzt keinen Temperaturausgleich
über die Gußstücklänge während des Kris tallisationsvorganges.
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Es ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages auf die
Innenfläche einer Kokille bekannt, bei dem auf die Innenfläche der Kokille aus einem
Sonderzerstäuber eine Kokillenschlichte aufgetragen wird. Die Kokillenschlichte,
vorläufig aus einem Füllstoff und einem Bindemittel zubereitet und mit einem Lösungsmittel
auf eine vorgegebene Viskosität gebracht, kommt aus einem Druckbehälter übei eine
Leitung in den Zerstäuberkopf. Beim Aufbringen der Kokillenschlichte auf die Innenfläche
der Kokille bewegt sich der Zerstäuberkopf rückwärts über eine Schiene von einem
Unsteuergetriebe angetrieben. Die Laufstrecke des Zerstäuberkopfes ist regelbar
und entspricht der Kokillenlänge.
Die Dicke des Wärmedämmbelages
läßt sich durch die Durchgangszahl des Zerstäuberkopfes bestimmen. Das Aufbringen
eines Wärmedämmbelages, d.h. einer Kokillenschlichte, auf die Innenfläche einer
Kokille erfolgt unter Drehen der auf 250 bis 30000 vorgewärmten Kokille. Die Kokille
wird mit über ihre ganze länge angeordneten Gasbrennern von außen erwärmt. Nach
dem erfolgten Aufbringen der Kokillenschlichte wird die Kokille zusammengebaut,
indem man sie mit den Deckeln abschließt. Erst dann ist die Kokille gießfertig.
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Die Nachteile dieses Verfahrens zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages
auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille sind ein großer sich aus den sämtlichen
vorläufigen Arbeitsgängen ergebender Arbeitsaufwand, der Bedarf an einer Sonderausrüstung
zum Zubereiten, Zuführen und Auftragen d.er Kokillenschichte, ein beschränktes Sortiment
der zu cießenden Rohrrohlinge, die Angewiesenheit auf dickwandige Sonderkokillen
und die Unmöglichkeit eines Temperaturausgleiches des Metalles über die Gußstücklänge
während des Kristallisationsvorganges.
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Unter den Verfahren zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages auf die
Innenfläche einer rotierenden Kokille ist zur Zeit das Verfahren am meisten verbreitet,
bei dem der Kokille mit einer Schippe, de-en Länge der Kokillenlänge gleich ist,
ein schüttbarer Wärmedämmstoff zugeführt wird. Die Ausbildung eines Wärmedämmbelages
erfolgt durch eine gleichmäßige
Verteilung des Wärmedämmstoffes
auf der Innenfläche der Kokille über ihre ganze Länge unter Einwirkung der Fliehkraft
(sieh das Buch von S. B. Judin, M.M. Levin, S. E0 Rosenfeld "Schleuderguß", Verlag
"Maschinenbau't, Moskau, 1972).
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Die Schippe leist eine zylindrische Form auf und ist als Rohr ausgebildet,
das einen Durchmesser hat, der kleiner als der Durchmesser der Kokillendeckelöffnung
ist, und mit einem sich über ihre gesamte Länge hinziehenden Schlitz versehen ist,
durch den sich bei der Umdrehung der Schippe um ihre Achse entgegen der Kokillendrehrichtung
der zur Auskleidung der Innenfläche der Kokille bestimmte Wärmedämmstoff ausschüttet.
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Nachdem die Kokille zusammengebaut ist, wird sie in Drehbewegung
versetzt und auf Arbeitsgeschwindigkeiten gebracht, also auf die Geschwindigkeiten,
bei denen das Eingießen des Metalls stattfindet. Die Schippe wird mit dem Wärmedämmstoff
gefüllt und mit Hilfe eines Antriebes über die Schiene durch die Deckelöffnung in
die rotierende Kokille eingefahren. Beim Erreichen ihrer Endstellung wird die Schippe
langsam um ihre Achse entgegen der Drehrichtung der Kokille gedreht und durch den
Schippenschlitz eine vorge=ebene Menge Wärmedämmstoff in die Kokille ausgeschüttet.
Nach abgeschlossenem Auf tragen des Belages wird die Schippe aus der Kokille in
Rückrichtung herausgefahren, eines Gießvorrichtung herangeführt und das Metall eingegoss
n.
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Heutzutage ist der Quarzsand als schüttbarer Wärmedämmbelag normalerweise
in Gebrauch.
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Nachteilig bei diesem Verfahren zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages
auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille ist eine große Temperaturdifferenz
des Metalls über die Gußstücklänge während des Kristallisationsv9rganges. Und diese
Temperaturdifferenz ist um so größer, je länger das Gußstück ist.
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Beim Gießen des nächsten Metalls auf das erstere kommt es nicht zu
einer festen Verbindung beider Metalle über die gesamte Gußstücklänge und so entsteht
ein bimetallischer Rohrrohling, bei dem wegen einer Vermischung beider Metalle die
chemische Zusammensetzung des Metalls der inneren Lage von-der sortenspezifischen
Durchschnittszusammensetzung abweicht.
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Das Ziel dcr vorliegenden Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile
zu beseitigen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Aufbringen
einer Wärmedämmschicht auf die Innenfläche eincr rotierenden Kokille zu entwickeln
bei dem durch eine geänderte Auftragstechnik beim Auftragen des Wärmedämmbelages
die Temperatur des Metalls über die gesamte Gußstücklänge während seines Kristallisationsvorganges
ausgeglichen ist und beim Gießen ein s bimetallischen Rohrrohlings im Schleudergußverfahren
zwei Metalle über die gesamte Gußstücklänge fest verschweißt werden können.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, daß in einem Verfahren
zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille,
bei dem ein schüttbarer Wärmedämmstoff in die Kokille mit eine Schippe, deren Länge
der Kokillenlänge gleich ist, eingegeben wird, erfindungsgemäß die Wärmeleitzahl
des schüttbaren Wärmedämm stoffes schippenlängenmäßig in direkter Abhängigkeit vom
Temperaturfeld des zu gießenden Metalles geändert wird.
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Mit einem derartigen Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht
auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille kann ein Wärmedämmbelang aufgetragen
werden, der je nach dem Temperaturfeld des zu gießende Metalles eine über die Kokillenlänge
veränderliche Wärmeleitzahl aufweist, wo durch die Temperatur des Metalls auf der
Innenfläche des Gußstückes über seine Lang während des Kristallisationsvorganges
ausgeglichen ist und aus diesem Grunde der im Schleudergußverfahren hergestellte
Rohrrohling einen langen mäig gleichen Grenzdurchmesser unter qualitätsmäßigem Verschweißen
der beiden Metalle hat und die Plattierschicht einer vorgegebenen chemischen Zusammensetzung
besitzt.
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Ein weiteres positives Ergebnis bei der Anwendung der Erfindung besteht
darin, daß es nicht nur eine Möglichkeit gibt, das Temperaturfeld über die Gußstücklänge
während des Kristallisationsvorganges auszugleichen, sondern auch bei Bedarf einen
rückläufigen Temperaturabfall zu schaffen.
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Nachstehend soll aine Erfindung an einem Durchführu6sbeispiel mit
Hinweisen auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 in schematischer
Darstellung die einführung einer Schippe mit schüttbarem Wärmedämmstoff in eine
rotierende Kokille, gemäß der Erfindung; Fig. 2 in schematischer Darstellung das
Aufbringen eines schüttbaren Wärmedämmbelages mittels der Schippe; Fig. 3 das Verhältnis
zwischen der Temperaturänderung des Metalls und der Gußstücklänge während des Kristallisationsvorganges,
das 6,5 min. nach Gießbeginn ermittelt wurde, Gemaß der Erfindung wird das erfahren
zum Aufbringen eines Wärmedämmbelages auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille
wie folgt durchgeführt0 Die zusammengebaute Kokille 1 (Fig. 1) wird mittels Antriebsrollen
2 in Drehbewegung um ihre Achse versetzt und auf Geschwindigkeiten gebracht, bei
denen das Metall gegossen wird. Eine mit schüttbarem si1armedämmstoff 3 gefüllte
Schippe 4 wird mittels eines Umsteuergetriebes über eine Schiene 5 durch die zentrale
Öffnung im Deckel 6 in die rotierende Kokille 1 eingeführt. An ihrer Endstellung
angelangt wird die Schippe 4 langsam um ihre Achse entgegen der Drehrichtung der
Kokille 1 gedreht. Mit dem fortschreitenden Drehen der Schippe 4 fällt der schüttbare
Wärmedämmstoff 3 durch einen Schlitz 7 (Fig. 2) allmählich
in
die Kokille 1, wo er durch die Fliehkraft an ihre Innenfläche gedrückt wird. Nach
abgeschlossenem Aufbringen des Wärmedämmstoffes 3 (Fig. 1) wird die Schippe 4 aus
der Kokille 1 mit Hilfe des Umsteuergetriebes in entgegengesetzter Richtung herausgezogen.
Erst nachdem der Wärmedämmstoff 3 auf die Innenfläche der rotierenden Kokille 1
aufgebracht worden ist, wird eine in den Zeichnungen nicht gezeigte Gießvorrichtung
herangeführt und das Metall gegossen.
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Als schüttbarer Wärmedämmstoff kommen z, B. Quarz sand, Magnesit,
quarzsand und Magnesit mit einem verschiedenen Metallschrotgehalt in Frage. Die
Wärmeleitzahlen für einige der Stoffe sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Tabelle 1 Wärmedämmstof Wärmeleitzahl kCal/m² # g1/2 # grad Quarzsand
20 Quarzsand + 20% Schrot 28,1 Quarzsand + 45% Schrot 31,1 Quarzsand + 706g0 Schrot
35,5 Gußeisenschrot 39,0 gemahlener Magnesit 27,0 gemahlener Magnesit + 20% Schrot
35,5
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen einer Wärmedämmschicht
auf die Innenfläche einer rotierenden Kokille ist bi der Herstellung eines Rohrrohlings
aus einem Kohlenstoffstahl mjt einem Außendurchmesser von 250 mm, einer Wanddicke
von 40 mm und einer Länge von 1500 mm erprobt worden. In Fig. 3 ist eine Temperaturänderungskurve
als des Metalls beim Kristallisationsvorgang in Abhängigkeit von der Gußstücklänge
dargestellt, die 6,5 min. nach Gießbeginn bei einem homogenen 5 mm dicken je Seite
Wärmedämmbelag mit einer Wärmeleitzahl von 20 kCal/m2. g1/2 . grad ermittelt wurde.
Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist die maximale Temperatur des Metalls an der Stelle,
wo das Metall in die Kokille zuerst fällt, und die minimale Temperatur am Kokillenende
gemessen, wobei der Temperaturabfall über die Gußstücklänge nicht konstant bleibt,
In der Metallfallzone der Kokille 1 ist der Temperaturabfall größer, nimmt aber
dann in der der Eingießstelle entgegengesetzten Richtung ein wenig ab.
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Gemäß der gußstücklängenmäßigen Temperaturänderungskurve, die bei
einem homogenen WärmedämirschichÜen der Kokille 1 (Fig. 1) ermittelt worden ist,
ist die Schippe 4, mit der der schüttbare Wärmedammstoff 3 in die Kokille 1 eingegeben
wird, durch Trennwände in Abschnitte derartig unterteilt, daß sich der Temperaturabfall
auf Jeweiligen Abschnitt gar nicht oder nur geringfügig ändert. Gegebenenfalls war
die
gesamte Gußstücklänge in vier Abschnitte (Fig. 3) unterteilt.
Auf dem Abschnitt 1 wurde als Wärmedämmstoff Quarzsand + 70% Schrot, auf dem Abschnitt
II quarzsand + 45CÄ Schrot, auf dem Abschnitt III quarzsand + 20% Schrot und auf
dem abschnitt IY quarzsand benutzt. (Die Wärmeleitzahlen der jeweiligen Wärmedämmstoffe
sind in der Tabelle 3 zusammengefaßt).
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In Fig. 3 stellt die Kurve "b" die Abhängigkeit der Temperaturänderung
des Metalls während des Kristallisationsvorganges von der Gußstüklänge dar, die
6,5 min. nach Gießbeginn beim Aufbringen der Wärmedämmschicht im erfindungsgemäßen
Verfahren ermittelt worden ist. Aus diesem Temperaturverlauf kann man sagen, daß
zum Zeitpunkt von 6,5 min. nach Gießbeginn die Temperatur der Innenfläche des Metalls
über die gesamte Gußstücklänge gleich ist.
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Ein weiteres positives Ergebnis bei der Anwendung der Erfindung ist
die Möglichkeit, einen rückäufigen Temperaturabfall über die Gußstücklänge zu schaffen,
indem man das Vorderende kräftiger als das der Eingießstelle entgegengesetzte Hinterende
abkühlt. Hierfür ist es in diesem Beispiel erforderlich, als Wärmedämmstoff auf
dem Abschnitt 1 gemahlenen Magnesit + 30% Schrot, auf dem Abschnitt II gemahlenen
Magnesit + 20% Schrot, auf dem Abschnitt III Quarzsand + 20% Schrot, auf dem Abschnitt
IV Quarzsand einzusetzen.
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Mit einem solchen Wärmedämmstoff erhält man 6,5 min. nch
Gießbeginn
auf der Innenfläche des Gußes aus seiner Länge von 1500 mm eine Temperaturdifferenz
von 90 G.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Aufbringen eines Wärmedämmbela£;es
auf die Innenfläche einer rotierenden Nokille liefert einen Wärmedämmbelag mit einer
über die Kokillenlänge veränderlichen Wärmeleitzahl, wodurch die rl'emperatur des
Metalls über die Gußstücklänge ausgeglichen wird oder auf der Innenfläche des Gußstückes
während des Eristallisationsvorganges ein rückläufiger Temperaturabfall entsteht
und aus diesem Grunde beim Gießen eines bimetallischen Rohrrohlings durch aufeinanderfolgendes
Eingießen von zwei Metallen in die rotierende Kokille der Rohrrohlinge mit einem
Grenzdurchmesser gegossen werden kann, der über seine Länge gleich ist, wobei die
beiden Metalle hochqualitativ verschweißt werden und die Plattier-Innenschicht eine
vorgegebene sortenspezifische Zusammensetzung aufweist.
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L e e r s e i t e