-
"Vorrichtung zur Herstellung von Metallgranalien"
-
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallgranalien,
bestehend aus einem Gießgeiäß mit in seinem Boden vorgesehenen Ausfließbohrungen,
aus denen die Schmelze tropfenweise auf eine bewegbare Unterlage fließt.
-
Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DE-OS 25 51 954)
weist das Gießgefäß einen relativ dickwandigen Boden auf. Der Boden ist mit Bohrungen
versehen, in welche auswechselbare Düsen aus keramischem oder gesintertem Material
eingesetzt sind. Die Düsen, die sich durch die gesamte Stärke des Gefäßbodens erstrecken,
sind im Vergleich zu ihrem Durchmesser relativ lang ausgebildet, ao daß das durchfließende
Material einer starken Abkühlung unterliegt. Es ist deshalb erforderlich derartige
Gefäße zu beheizen. Ferner atellen die relativ langen
DUsen der
durchfließenden Schmelze einen erheblichen Widerstand entgegen, so daß eine schlechte
Tropfenbildung die Folge ist.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gießgefäß bei der genannten
Vorrichtung so zu gestalten, daß die Tropfenbildung verbessert wird und weder eine
Vor- noch eine Nachheizung erfoderlich ist.
-
Erfidnungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Boden des
Gefäßes zumindest im Beach der Ausfließbohrungen dünnwandig ausgebildet ist.
-
Bei dem erfindungsgemäßen Gießgefäß sind also die AusflieB-bohrungen
im Vergleich zu ihrer Länge relativ kurz, so daß die Schmelze problemlos austropfen
kann. Auf zusätzliche Schlagwerke zum Lösen der Tropfen kann bei dem erfindungsgemäßen
Gefäß weitgehend verzichtet werden. Ein Erstarren der Schmelze in den Bohrungen
ist nicht mehr zu beobachten, Vorzugsweise ist das Verhältnis des Durchmessers.
der Ausfließbohrung zu ihrer Länge gleich oder größer als 0,5. Dieses Verhältnis
hat einen erheblichen Einfluß auf die Tropfenbildung und zwar beeinflußt es die
Form, Größe und Anzahl der Tropfen pro Zeiteinheit. FUr das Verhältnis Durchmesser
zu Länge ist stets der größtmögliche Wert anzustreben. Die Länge der Bohrung sollte
möglichst klein gehalten werden. Das bedeutet, daß der Bereich des Bodens um die
Bohrungherum so dünn wie möglich sein
sollte. Das Naß flir die minimale
Stärke des Bodens um die Bohrung herum hängt im wesentlichen von dem verwendeten
Werkstoff ab. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Bohrung nicht beliebig groß
sein kann. Der maximale Durchmesser richtet sich nach der Art und Beschaffenheit
der Schmelze. Für eine Aluminiumschmelze kommt beispielsweise ein Durchmesserbereich
von ca. 1,2 bis 2,1 mm in Frage. Bei größeren Durchmessern würde die Gefahr bestehen,
daß die Schmelze nicht mehr tropft, sondern ausfließt. Bei kleineren Durchmessern
würden sich keine oder pro Zeiteinheit zu wenige Tropfen bilden. Bei dem obengenannten
Verhältnis von Durchmesser der Ausfließbohrung zu Länge wird darüber hinaus auch
die Wiederverwendbarkeit der Mulde dadurch erleichtert, daß sich die erstarrte Schmelze
leicht aus den Ausfließbohrungen entfernen läßt.
-
Der Boden weist vorzugsweise zumindest im Bereich der Ausfließbohrungen
eine hochwarmfeste Beschichtung auf, die sich auch über die Innenwand der Bohrung
erstreckt. Dadurch kann die Standzeit der Bohrung auch bei dünnen Böden erheblich
verlängert werden, ohne daß irgendwelche Teile ausgetauscht zu werden brauchen.
-
Zweckmäßig erstreckt sich die Beschichtung um den unteren Rand der
Ausfließbohrungen herum bis zur Bodenuntereeite. Dadurch ist gewährleistet, daß
sämtliche mit der Schmelze in Berührung
kommenden Teile des Gefäßbodens
geschützt sind.
-
Die Beschichtung kann aus mindestens einer Lage aus einem Cermet bestehen.
Alternativ kann die Beschichtung auch aus mindestens einer Lage aus keramischem
Material oder aus mindestens einer Lage aus einem hochschmelzenden Metalloxid, vorzugsweise
Zirkoniumoxid, bestehen. Die genannten Lagen lassen sich auch miteinander kombinieren,
wodurch die Standzeit noch erhöht werden kann.
-
Die die Beschichtung bildenden Lagen werden zweckmäßig im Plasmaverfahren
aufgespritzt. Die aus einer Lage oder auch aus mehreren kombinierten Lagen bestehende
Beschichtung weist vorzugsweise eine Dicke in der Größenordnung von 0,2 bis 0,4
mm auf.
-
Zumindest der Boden des Gießgefäßes kann aus dünnwandigem hochwarmfesten
Stahlblech bestehen. Es kann auch das gesamte Gießgefäß aus dem dünnwandigen Stahlblech
gefertigt sein. Dadurch besteht der Vorteil, daß die Gießgefäße leicht sind und
sich stapeln lassen und daß sie von Hand ein- und ausgebaut werden können.
-
Ferner ist es auch möglich, ein dickwandiges Gußgefäß oder ein Gefäß
mit einem dickwandigen Gußboden zu verwenden, wobei der Boden um die Ausfließbohrungen
herum auf eine dünne Wandstärke ausgearbeitet ist.
-
Schließlich kann auch zumindest der Boden aus einem hochwarmfesten,
nicht metallischen Stoff, beispielsweise aus einem Erzeugnis auf Asbest-Basis, das
sich in den kritischen Bereichen mit einer Beachichtung versehen läßt, oder aus
einem anderen hochwarmfesten Stoff, der überhaupt nicht beschichtet zu werden braucht,
bestehen.
-
Die Bohrung kann auch in einem gesonderten Einsatz stück ausgebildet
sein, das etwa die gleiche Stärke wie der Boden des Gußgefäß es aufweist und in
dem Boden befestigt ist, indem es beispielsweise eingepreßt wird.
-
Bei sämtlichen Ausführungsbeispielen, bei denen die Bohrung in dickwandigem
Material auszubilden ist, kann der Bohrung eine trichterförmige Aufweitung vorgeschaltet
sein, um den Effekt einer kurzen Bohrung zu erzielen.
-
Das Gießgefäß kann auch die Form eines Rohrs aufweisen, dessen Achse
im wesentlichen horizontal verläuft, wobei die Ausfließbohrungen in dem nach unten
weisenden Bereich des Rohrmantels angeordnet sind.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise seranechaulicht
und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
Fig.
1 einen vertikalen Schnitt durch einen Teil eines Gießgefäßes, Fig. 2 eine Draufsicht
auf den in Fig. 1 dargestellten Teil des Gießgefäßes, Fig. 3 in vergrößerter Darstellung
einen Schnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 2, Fig. 4 in ebenfalls vergrößerter
Darstellung einen ähnlichen Schnitt wie Fig. 9 einer anderen Ausfffhrungsform eines
Gefäßbodenß, Fig. 5 in wiederum vergrdßerter Darstellung einen ähnlichen Schnitt
wie in Fig. 3 einer weiteren Ausführungsform eines Gefäßbodens, Fig. 6 einen Schnitt
ähnlich wie Fig. 3 durch eine unbeschichtete Ausführung, Fig. 7 einen ähnlichen
Schnitt wie Fig. 3 durch eine Ausffflirgsform, bei der die Bohrung in einem Einsatzstück
ausgebildet ist, und Fig. 8 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des
Binsatzstticks.
-
In In Fig. 1 bis 3 ist eine Gießmulde 1 aus dünnwandigem hochwarmfestem
Stahlblech dargestellt. Das Stahlblech weist eine Stärke von etwa 1,5 mm auf. Es
ist Jedoch auch möglich, Stahlblech mit noch einer geringeren Stärke zu verwenden.
Die dargestellte Gießmulde 1 soll zum Gießen von Aluminiumgranalien dienen, die
beispielsweise bei der Stahlherstellung als Zuschlagsstoffe dienen.
-
Die Seitenwände 2 sind in der Regel mit einer Isolierung 3 versehen,
die an ihrer Außenseite mit einem Blech 4 abgedeckt ist.
-
Der Boden 5 ist mit . einer Mehrzahl von Ausfließbohrungen 6 und 7
versehen, die in zwei Reihen nebeneinander und versetzt zueinander angeordnet sind.
Beim Austropfen der Schmelze auf eine in der Zeichnung nicht dargestellte bewegliche
Unterlage kommen die einzelnen Granalien also nicht miteinander in Kollision und
können nicht zusammenbacken.
-
Die gesamte Innenfläche des Bodens 5 sowie die IrunenflEche der Seitenwände
2 sind mit einer Beschichtung 8 aus beispielsweise einem Cermet versehen, das im
Plasmaverfahren aufgespritzt ist. Cermets sind Sinterstoffe aus einer nichtmetallischen
Komponente, beispielsweise Oxid, Silikat, Siliziumkarbid, Borkarbid, und einer metallischen
Komponente, beispielsweise Eisen, Nickel, Chrom, Aluminium u.a. Als Beschichtungsmaterialien
finden sehr häufig Kombinationen von Aluminiumoxid mit Chrom, Molybdän, Wolfram
bzw. Eisen, Boral, Sinteraluminium und dergleichen Verwendung.
-
Die Beschichtung 8 kann auch beispielsweise aus einem hochschmelzenden
Metalloxid oder aus keramischem Material oder auch aus einer Kombination von dünnen
Schichten aus unterschiedlichem Material bestehen.
-
Die Beschichtung 8, die bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungabeispiel
den gesamten Boden 5 und die Seitenwände 2 bedeckt, erstreckt sich auch über die
Innenwände der Ausfließbohrungen 6 und 7 und um deren unteren Rand herum bis zur
Bodenunterseite.
An der Bodenunterseite verläuft die Beschichtung jedoch nur in einem kurzen Radius
um den jeweiligen Auslaufquerschnitt herum.
-
Die in den Blechboden 5 eingearbeiteten Ausfließbohrungen 6 und 7
weisen Je nach Größe der herzustellenden Granalien einen Durchmesser von ca. 2 bis
2,5 mm auf. Die aufgebrachte Beschichtung 8 weist eine Schichtdicke von 0,2 bis
0,4 mm auf, um den der Radius der fertig beschichteten Ausfließbohrung kleiner ist.
-
Ein wesentliches Merkmal der Ausfließbohrungen 6 und 7 ist deren kurze
Länge im Verhältnis zu ihrem Durchmesser. Bei einer Blechstärke des Bodens von 1,5
mm, einem Bohrungsdurchmesser von 2,5 mm und einer Beschichtungsstärke von 0,3 mm
beträgt ditX Länge der Bohrung ca. 2,1 mm und der engste Querschnitt der Bohrung
1,9 mm, Die Länge der Bohrung ist folglich gleich etwa dem des Querschnitts. Da
in der Praxis aber die beschichtete Bohrung nach oben und unten trompetenartig geöffnet
ist, kann man die wirksame Länge der Bohrung als noch kürzer bezeichnen.
-
Kapillarwirkungen können in derartlg kurzen Bohrungen nicht auftreten,
so daß ein leichtes Austropfen der Schmelze aus der Mulde 1 gewährleistet ist.
-
Das in Fig. 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel kann noch dadurch
variiert werden, daß man lediglich den Boden 5 aus Stahlblech herstellt und die
Seitenwände aus anderen Materialien Sofern die Seitenwände genügend warmfest sind,
brauchandiese nicht beschichtet zu werden, so daß eine Beschichtung 8 allein an
der Bodenfläche ausreicht.
-
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Boden
5a aus dickwandigem Guß. In gleicher Weise können auch die in der Zeichnung nicht
dargestellten Seitenwände aus dickwandigem Guß bestehen.
-
Um bei einem dickwandigen Gußboden die gleichen guten Ausfließeigenschaften
aus den Ausfließbohrungen 7a erzielen zu können, ist von der Bodeninnenseite aus
eine zu der Ausfließbohrung 7a konzentrische größere Sackbohrung 9 vorgesehen, die
in einem Abstand von ca. 1 bis 2 mm über der Bodenunterseite endet. Dadurch entsteht
um die Bohrung 7a herum ein etwa 1 bis 2 mm starker umlaufender Rand 10, so daß
die Geometrie der Ausfließbohrung 7a in gleicher Weise ausgebildet sein kann wie
bei dem in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel.
-
Die Bodenfläche 11 der Sackbohrung 9 ist mit der Beschichtung 8a versehen,
wobei sich die Beschichtung 8a auch in die Ausfließbohrung 7a hinein und bis zur
Unterseite des Gefäßbodens 5a erstreckt.
-
Der in Fig. 5 dargestellte Gefäßboden 5a besteht ebenfalls aus dickwandigem
Guß. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegen die Einlaßquerschnitte der Ausfließbohrungen
7b in der Fläche des Bodens. Dagegen ist von der Unterseite des Gefäßbodens 5b her
für Jede Ausfließbohrung eine konzentrische Sackbohrung 12 vorgesehen, die die gleiche
Wirkung aufweist wie die in Fig. 4
dargestellte von oben angebrachte
Sackbohrung 9. Durch diese Sackbohrung 12 entsteht um die Ausfließbohrung 7b herum
ein dünnwandiger Bereich 13, so daß die Länge der Ausfließbohrung 7b wiederum kurz
bemessen ist.
-
Um jede Ausfließbohrung 7b herum ist die Fläche des Bodens 5b mit
einem Beschichtungsbereich 8b versehen. Der Beschichtungsbereich 8b erstreckt sich
somit kreisförmig um die Ausfließbohrung 7b herum. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Innenfläche der Bohrung 7b und auch die Unterseite unmittelbar um die Ausfließbohrung
7b beschichtet.
-
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Gefäßboden
5c aus einem ausreichend hitzebeständigen und widerstandsfähigen Werkstoff. Unter
Umständen kann auch der gesamte Gefäßboden 5c aus demjenigen Material gefertigt
sein, aus welchem die Beschichtungen der Bohrungsbereiche in den obenbeschriebenen
Ausführungsbeispielen bestehen. Selbstverständlich braucht dann die Bohrung 7c nicht
mehr gesondert beschichtet zu werden. Die Dünnwandigkeit im Bohrungsbereich bzw.
-
die Kürze der Bohrung 7c wird bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch
erreicht, daß der Bohrung 7c eine trichterförmige Aufweitung 14 vorgeschaltet ist.
-
Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Bohrung
7d in einem gesonderten Einsatzstück 15 ausgebildet,
das in den
Gefäßboden 5d eingesetzt bzw. eingepreßt ist. Die Dilnnwandigkeit im Bohrungsbereich
bzw. die Kürze der Bohrung 7d wird dadurch erzielt, daß der Bohrung 7d eine trichterförmige
Aufweitung 16 vorgeschaltet ist.
-
Das Einsatzstück 15 kann auch langgestreckt ausgebildet sein und kann
mehrere nebeneinander angeordnete Ausfließbohrungen 7d aufweisen.
-
Bei dem in rig. 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in den Gefäßboden
Se ein Einsatzstück 17 eingesetzt, das ähnlich ausgebildet ist wie das Einsatzstück
15 bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel. Das Einsatzstück 17 unterscheidet
sich von dem Einsatzstück 15 lediglich dadurch, daß der Aufließbohrung 7e eine größere
zylindrische Sackbohrung 18 vor geschaltet ist.
-
L e e r s e i t e