DE3150659A1

DE3150659A1 - Herstellungsweise und vorrichtung zum stranggiessen von runden hohlknueppeln mit einem rolldorn und einem inneren walzverfahren

Info

Publication number: DE3150659A1
Application number: DE19813150659
Authority: DE
Inventors: Gerhard E. 44012 Avon Lake Ohio Schwarz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-11
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1982-09-02

Description

Titel: "Herstellungsweise und Vorrichtung zum Stranggiessen von runden
Hohlknueppeln mit einem Rolldorn und einem inneren Walzverfahren." Der technische Bereich.
Anliegend beschriebene Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren des Stranggiessens und insbesondere mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Stranggiessen von Rohrluppen, Rohren und aehnlichemO Die Hintergruende der Erfindung Stranggiessen im allgemeinen ist ein Verfahren, bei dem das fluessige Material ununterbrechend zufliessend an einem Ende der Maschine erstarrt und abgekuehlt wird, und am anderen Ende der Maschine mit dem gewuenschten Querschnitt als Gusstueck entfernt wird. Stranggiessen von Stahl fuer Qualitaetsorzeugnisse, wie z.B. Rohre, muss sehr genau kontrolliert werden. Zum Beispiel die Giesstemperatur des fluessigen Materials muss in einem gewissen Bereich waehrend des Giessens gehalten werden.
Weiterhin muessen Fehler wie Porigkeit, Risse, Seigerung und Verunreinigungen des Gusses auf ein Kleinstmass gehalten werden, oder muessen so sein, dass sie, um die innere Materialguete und Oberflaechenguete des Fertigproduktes zu gewaehrleisten, nicht schaedlich sind. Um dies zu erreichen, muessen der Zufluss des fluessigen Materials, die Giessgeschwindigkeit und die Kuehlung genau geregelt werden.
Stranggegossener Stahl muss weiterhin warum verformt werden, um ein Endprodukt von arniehnibarer Qualitaet und Guete zu erhalten. Die Verformung von Strangguss zu Fertigprodukt soll wenigstens 4 : 1 sein, und kann bis zu 15 4 1 fuer besondere Fertigprodukte sein. Um diesen Formaenderungen zu widerstehen, muss das gegossene Material von hoher Qualitaet und frei von sch..edlichen Gussfehlern sein, wie schon erwaehnt wurde.
Aus wirtschaft ichen Gruenden moechte man die Menge des zu vergiessenden fluessigen Stahles einer Stahlschmelze so gross wie nur moeglich machen. 200 Tonnen Stahlschmelzen sind gebraeuchlich. 300 Tonnen Schmelzen sind im Betrieb oder vorgesehen. Um diese Mengen fluessigen Stahles in einer gewesen Zeit und mit annehmbarer Giessgeschwindigkeit zu vergiessen, muss die Stranggussanlage mehrere Adern haben. Es hat sich aber herausgestellt, dass die Anzahl der Adern nicht mehr als sechs sein soll, da sonst konstruktive und verfahrenstechnische Schwierigkeiten auftreten. Die Giesszeit fuer 200 Tonnen fluessigen Stahl z.B. sollte nicht laenger als 90 Minuten sein. Stranggussanlagen fuer Knueppel mit ueber 2,5 Meter in der Minute Giessgeschwindigkeit sind im Betrieb, jedoch die meisten Anlagen haben eine Giessgeschwindigkeit von 0,75 bis 2 Meter in der Minute.
Neuzeitliche Stranggussanlagen fuc-r Stahl haben einen Verteiler, der den fluessigen Stahl von der Pfanne in die Kokille der verschie<ienen Adern verteilt. Die Giessmenge wird durch eine Stopfenstange oder durch einen Schieberverschluss reguliert, der aus feuerfesten Baustoffen hergestellt ist. Eine wassergekuehlte oszillierende Kokille beginnt der Erstarrungsvorgang. Sobald eine Schale von genuegender Dicke geformt ist, wird Spruehkuehlung fuer den Rest der Erstarrung angewendet.
I)cr Querschnitt des Gusses wird durch die anschliessende Verformung zum Endprodukt bestimmt. Der Kokillenquerschnitt, sowie die entsprechende Oeffnung im Verteiler ztii Regulierung des fluessigen Stalilü in die Kokille, nluss (lltsprtbcilelld dimensioniert werden. Die Verteiler-Oeffnung sollte aber genuegend gross sein, um ein Verstopfen zu verhindern. Weiterhin, ein grosser Kokillenquerschnitt foerdert Schwimmen der Verunreinigungen des fluessigen Stahles, die sonst leicht in dem erstarrenden Stahl eingefangen werden. Im allgemeinen kann man sagen, dass die Mindestdicke des stranggegossenen Stanles nicht unter 100 mm sein soll.
Da das Stranggiessen sich als ein energiesparendes Verfahren - verbunden mit hoeherer Ausbringung fuer Kapitalsanlagen und Arbeitskraeften im Vergleich zu herkoemmlichen Stahlprozessen - in der Stahlherstellung erwiesen hat, hat es immer groessere Anwendung gefunden.
Ungefachr 217 der Weltstahlproduktion im Jahr 1979 war stranggegossen, wobei der Prozentsatz aber fuer die Stahlrohrherstellung weniger war.
Herkoemmlicherweise werden in Hochproduktionsanlagen fuer nahtlose Rohre volle Rundknueppel zu Rohrluppen gelocht und dann weiter in verschiedenen Verfahren zu Rohren verarbeitet. Die runden Vollknueppel werden entweder in dein ueblichen Blockguss mit anschliessender Walzung oder ari Straiiggussanl agen hergestellt. Stranggegossene luiueppel koenncn direkt oder sie koennen mit grocsserem Querschnitt gegossen und dann su dem gewuenschten Knueppelquerschnitt gewalzt werden. Jedoch ein Nachteil mit diesem Verfahren ist, dass sich die inneren Fehler der stranggegossenen Knueppel gewoehnlich im Zentrum ansammeln. Diese Materialfehler verursachen innere Qualitaetsprobleme fuer das Fertigrohr.
Um den vorhererwaehnten Lochungsvorgang und die begleitenden Nic hteile, Hohlknueppel von stranggegossenen Vollknueppeln herzustellen, Zu umgehen, hat man versucht, Hohlknueppel direkt zu giessen. Die erwaehnten Fehler wuerden innerhalb der Knueppelwanddicke begrenzt sein, d.h-. sie wuerden keinen Einfluss auf die Aussen- oder Innenwand-Qualitaet des Hohlknueppels haben. Solche begrenzten lnnenfehler wuerden sich nicht nachteilig auf die Qualitaet der Innen- oder Aussenwand des Fertigrohres auswirken.
In einer frueheren Giessmaschine wurden runde Hohlknueppel direkt in einer U-foermigen Kokille gegossen, der Abzug war in ansteigender Richtung. Die Maschine basierte auf dem Prinzip der "kommunizierenden Roeiiren" und kein Innendorn war noetig. Jedoch dieses Verfahren hat sich nicht bewahrt.
Hohlknueppel werden nach den Schleudergussverfahren hergestellt.
Dieses Verfahren hat Anwendung fuer Edelstaehle und Spezialstaehle mit begrenzter Ausbringung gefunden.
Weiterhin werden runde Hehlknueppel an Versuchsanlagen und auch Produktionsanlagen gegossen, indem man einen wassergekuehlten Dorn fuer die. primaere Innenkuehlung und Spruehung fuer die weitere innere Abkurhlung verwendet. Der Dorn oszilliert normalerweise mit der Aussenkokilte.
Jedoch Stranggussmaschinen mit einem solchen Innendorn und Spruehkuehlung haben mehrere Probleme; z.B. Irnenexplosionen sind nach einem Innenausbruch vorgekommen, sobald fluß lager Stahl mit Wasser oder- Dampf in Beruehrung kam. Lueftungs- und Warnsysteme sind patentiert und eingebaut worden, welche die Anlagen weiterhin komplizieren, aber nicht unbedingt versichern, dass eine Explosion vermieden wird.
Ein weiteres Problem dieser Anlagen ist die Schrumplung des erstarrten Uohlstranginnenringes an den Dorn wacfirend der weiteren Abkehlung Die Rcibungskraefte zwischen Dorn und Innenring verursachcn Risse an der Innenschale, welche sich nachteilig fuer die ]nncnqualitaet des Fertigrohres auswirken koennen. Um diese Piobleme zu ucberwinden, oszilliert der Dorn, wie vorher erwaehnt wurde, oder man macht ihn konisch, oder er hat eine wellenfoermige Oberflaeche. Ein ausdehnender/ zusammenziehender Dorn wurde patentiert. Aber im allgemeinen ist man mit diesen Vorrichtungen nicht sehr erfolgreich gewesen.
Die Kristallstruktur des Materials, gegossen mit den vorher erwaehnten Verfahren, ist nicht besonders geeignet fuer die Weiterverarbeitung in einem Elongator Verarbeitung der Hohlknueppel in einem Elongator ist der erste Schritt in Hochproduktionswalzwerken die Wandstaerke zu vermindern. Zwei oder drei kalibrierte Walzen mit geneigter Achse rotieren den Hohlknueppel und walzen ihn ueber einen Lochdorn. Der Hohlknueppel rotiert um die eigene Achse mit einer Oberflaecìlengeschwindigkeit zwischen 250 und .365 Meter in der Minute, wobei die Traegheitskraefte Tangentialspannungen an derInnen- und Aussenseite verursachen. Die Tangentialspannungen an der Innenseite sind aber groesser als an der Aussenseite und uebersteigen die relative niedrige Festigkeit des makroskopischen Gefueges der gegossenen Rohrluppe. Der Hohlknueppel entwickelt Inncnrisse, die die Qualitact des Fertigproduktes vermindern. Hohlknueppel, die mit einem Innendorn und Innenspruehkuehlung gegossen werden, werden in Pressen oder Pilgerwalzwerken verarbeitet. Das Pilgerverfahren verformt die Wand axial in Druck; nach jedem Verformungsprozess wird der Rundknueppel um 900 gedreht. Jedoch diese Herstellungsverfahren haben eine begrenzte Produktion und sind nur in gewissen Faellen wirtschaftlich.
Weiterhin hat es sich herausgestellt, dass die Wanddicke der runden Hohlknueppel, die nach dem vorherbeschriebenen Verfahren gegossen werden, ueber die Laenge variiert. Diese Abweichungen koennen die Wandtoleranz des Fertigrohres beeinflussen. Um die Wanddicketoleranz der Rohrluppe zu verbessern, hat man vorgeschlagen und patentiert, mit einem magnetischem Feld zentrierte Dorne in der Spruehkuehlzone zu verwenden.
Es waere zum Vorteil und auch wuenschenswert, die vorhergenannten Probleme zu beseitigen, falls man runde Hohlknueppel, Rohre und aehnliche im Stranggussverfahren herstellen will. Innen- und Aussenfehler sollte man vermeiden und gute Formaenderungsfestigkeit sollte man erhalten, um die Qualitaet des Fertigproduktes zu gewaehrleijten. Man moechte auch die Produktionsleistung erhoehen und den Platz fuer Maschinen sowie die Kapital- und Arbeitskosten vermindern.
Zusammenfassung der Erfindung.
Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren, runde Stahlknueppel oder Rohre zu giessen. Die Giessmaschine ist von geringer Bauhoehe und hoher Ausbringung. Die nach diesem Verfahren gegossenen Rohrluppen sind von hoher Qualitaet und koennen in bekannten Arbeitsprozessen, insbesondere in Hochleistungsanlagen, zu Fertigrohren verarbeitet werden Grundsaetzlich besteht die Vorrichtung aus einer festen, kreisfoermigen, wassergekuehlten inneren Kokille oder auch Gesenk, welche eine ringfoermige Oeffnung mit der Aussenkokille bildet Fluessiger Stahl von dem Verteiler oder aehnlichem wird in diese Oeffnung gegossen.
Die axiale Laenge dieser ringfoermigen Oeffnung ist so, dass eine HauL des gegossenen Stahles gebildet wird, die sich dann in axialer Richtung bewegt. Der erstarrte Stahl haelt den inneren fluessigen Stahl in Grenzen, sobald er das kreisfoermige Gebiet verlaesst.
Anschliessend in axialer Richtung dieser kreisfoermigen festen Kokille ist ein beweglicher Dorn in der Innenseite des Gusstueckes.
Der Dorn hat mehrere Aufgaben; einmal dient er zur Kuehlung der Innenflaeche und somit zur Strangschalenbildung des Gusses durch enge Walzberuehrung, zum anderen zur Anwendung von Kraeften radial zur Innenflaeche, um eine runde und zylindrische Form des Gusses zu gewaehrleisten, und gleichzeitig die Formaenderungsfestigkeit des Gusstueckes zu erhoehen.
Reibung zwischen Dorn und der Innenseite des Gusses ist nicht vorhanden oder sehr gering. Diese Eigenschaften verbessern die Kuehlung und die Wirkung der angewandten Kraefte, ohne die hohen Qualitaetscharakteristiken der Innenflaeche des Gusses nachtraeglich zu beeinflussen. Der Dorn i L desilall was twas kl 1(1 c i der a1 sder Innndurc1messer Dies Gusses un(l ist wn:iergekuenlL.
Der Dorn rotiert in Beruehrung mit der Innenflaeche des Gusses derart, dass jeder Punkt an dem Umfang des Dornes eine Hypozykloide oder eine Kurve beschreibt, die einer Hypozykloide aehnlich ist. Aus diesem Grunde wird die Vorrichtung ein hypozykloidischer Dorn, Rolldorn oder Waldorn genannt und die Herstellungsweise als ein Innenwalzverfahren bezeichnet. Die Bewegung des Rolldorns wird von zwei unabhaengig voneinander rotierenden konzentrischen Wellen kontrolliert. Die Innenseite des Dorngehaeuses ist mit den Wellen durch einen Gelenkmechanisnus verbunden.
Das Dorngehaeuse besteht aus einem inneren Stahlmantel und einem aeusseren hohlen Zylinder aus waermeleitendem Material. Ein Spalt zwischen diesen beiden Teilen ist fuer den Kuehlwasserfluss.
Obwohl kein Schlupf zwischen Dorn und Innenflaeche des Gusses auftritt oder sehr gering ist, kann die durch das differentiale Wachsen des abkuehleuden und verformten Gusses erzeugte Reibung ueber die Laenge des Dornes vermindert werden, indem man ein geeignetes Schmiermittel zwischen den sich beruehrenden Oberflaechen verwendet. Weiterhin kann man auch den geringen Schlupf zwischen Dorn und Guss-Stueck durch Einzelantrieb der beiden Wellen korrigieren, wobei wenigstens tin Antrieb eine kontinuierliche variierende Geschwindigkeitskontrolle haber sollte.
Die enge Beruehrung der Aussenflaeche des Dornes mit der Innenwand des Hohlknueppels oder Gusses gewaehrleistet- einen wirksamen Waermefluss von dem Innenring des Hohlknueppels durch Waermeleitung im Dorn und Waermeuebergang zu dem flitssenden Kuehlwasser des Dornes.
Eine Rohrverlaengerung am Ende des Dornes koennte mit Duesen zur Spruehung von Kuehlwasser an die Innenseite des Guss-Stueckes ausgcstattet werden. Der Waermeentzug von der Innenwand des Hohlknueppels ist danrl eine Kombination von Waermeleitung und Waermeuebergang in Dorn und Spruehkuehlung. Die J.aellge des' Domes muss aber dann so sein, dass ein innerer Ausbruch, das heisst ein Freilassen von fluessigem Stahl innerhalb der Grenzen der erstarrten Guss-Schale, unmoeglich ist.
Die rotierenden Duesen sichern eine gleichfoermige Kuehlung des Innenringes.
Der Durchmesserder wassergekue@lten festen Kokille an der Einlaufseite des Rolldornes und der Innendurchtnesser des gegossenen Hohlknueppels sind gleich. Sobald das erstarrte Material von der festen Kokille zu dem Dorn uebergehts setzt der Rolldorn, der mit vorherbestimmter Geschwindigkeit rotiert, den inneren Erstarrungsprozess fort. Die Drehrichtung des Dornes ist unwesentlich. Die Dorngeschwindigkeit wird bestimmt durch den Waermeentzug und die Formaenderungsgeschwindigkeit des gegossenen Materials.
Waehrend sich das Gusstueck abkuehlt, vergroessert sich die Dicke der erstarrten schale des Innenringes, jedoch das Volumen des Stahles von fluessig auf fest vermindert sich und somit der Innendurchmesser. Diese Verkleinerung des Innendurclimessers aber wuerde den Innenring an einen festen Dorn schrumpfen. Der ferrostatische Druck des fluessigen inneren Stahles weiterhin hilft den Schrumpfkraeften. Aber die Summe dieser Kraefte wird senkrecht ihrer Beruehrungslinie von dem Rolldorn, der innerhalb des Guss-Stueckes rotiert9 opponiert. Diese Gegenwirkung ist nur in Druck, wodurch eine Scherung der empfindlichen Innenhaut vermieden oder wenigstens vermindert wird. Die Betriebssicherheit der Anlage und die glatte Oberflaeche und Rundung der Innenseite des Hohlknueppels wird somit verbessert Ein Walzdorn mit gerader zylindrischen aeusseren Mantelflaeche in Uebereinstimmung mit der Erfindung wird den Innenring bei der Groesse des Schrumpfmasses verformen mit einer Formaenderungsgeschwindigkeit> welche eine Funktion der Dorngeschwindigkeit ist.
Die Verformung kann aber mit einer Aussenkonizi Laet des Doinmantei vergroessert odfr verkleinert werden. Die Groe:se der Formaenderung und Formaenderungsgeschwindigkeit beeinflussen die verbesserte Festigkeit des Gusstueckes.
Der gemeinsame Waermeentzug an der Innen- und Aussenseite des gegossenen Knueppelsg die Giessgeschwindigkeit und die Wanddicke des llnueppels bestimmen die Erstarrungslaenge. Sie ist unabhaengig von dcn Durchmessern. Die Erstarrungslaenge ist eine wichtige Konstruktionsgroesse fuer die Laenge des Dornes und die Bauhoehe der Giessmaschine.
Man moechte sie so kurz wie moeglich halten.
Die Stranggussanlage mit Rolldorn fuer das Giessen von runden Hohlknueppeln in Uebereinstimmung mit der Erfindung kann eine gerade Giessmaschine oder eine Biege-Richt-Msschine sein. Der gerade T(!il dieser Anlagen ist normalerweise aber nicht unbedingt senkrecht. In einer Senkrechtanlage ist die Erstarrung und Unterteilung zur Knueppeilaenge in vertikaler Lage des Gusstueckes. Der klueppel wird dann in einer Kippvorrichtung in die Horizontale zum Auslauf gebracht. In einer Biege-Richt-Giessanlage ist die Erstarrung des Knueppels in senkrechter Lage7 und nach der Erstarrung wird er in die horizontale Lage gebogen und dann zu Knueppellaenge fuer Auslauf geschnitten.
Mit dem Vorhergesagten im Sinn> das Hauptziel der dargestellten Erfindung ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Stranggiessen von runden Hohlknueppeln oder aehnlichen> welche die vorhererwaehnten Verbesserungen haben.
Eine andere Zielsetzung ist eine verbesserte und wirksamere angewandte Kuehlung.
Ein weiteres Ziel ist die beschleunigte Abkuehlung des Hohlknueppels.
Weiterhin moechte man die Erstarrungslawnge des Rundknueppels vermindern.
Imine weitere Zielsetzung ist dte-YtrmiEderüng der Llerstellungskosten ds Ilohlknueppelss besonders durch das Stranggussverfahren.
Noch ein anderes Ziel ist die Verbesserung der Qualitaet des Hohlknueppels, insbesondere die Oberflaechenqualitaet, Formaenderungsfestigkeit und Verformbarkeit und damit auch die Qualitaet des hergestellten Endproduktes.
Ein weiteres Ziel ist eine hoehere Giessleistung.
Eine andere Zielsetzung ist die Vereinfachung der nachfolgenden Walzung der Rohrluppen.
Weiterhin moechte man die Anlagekosten und Arbeitskosten zur Herstellung von Hohlknueppeln sowie die Groesse der Maschinen und den Platzbedarf der Anlagen vermindern.
Ein weiteres Ziel ist die Verwendung eines rotierenden Dornes, besonders eines Rolldornes oder Walzdornes zur Herstellung von runden Hohlknueppeln, insbesondere wenn sie von Stahl gegossen werden.
Und ein besonderes Ziel ist die Betriebssicherheit in der Herstellung von Hohlknueppeln, insbesondere beim Stranggussverfahren.
Und noch ein weiteres Ziel ist das Innen-Walzverfahren bei der Herstellung von gegossenen Rohrluppen.
Weiterhin moechte man die Schrumpfung des Hohlknueppels an die innere feste Kokille oder das Gesenk vermeiden.
Ein besonderes Ziel ist die Erhaltung des Homogenen Metallgefueges und die gleiche Wanddicke des stranggegossenen Hohlknueppels.
Diese und andere Zielsetzungen und Vorteile der dargestellten Erfindung werden deutlicher mit der weiteren Beschreibung.
Diese Zielsetzungen der Erfindung und auch aehnlich Ziele cdnd in der vorangegangenen Beschreibung vollstaendig beschrieben worden und werden besonders hervorgehoben in den Anspruechen. Die folgende Beschreibung und beigefuegten Zeichnungen erlaeutern weiterhin ausfuehrlich eine bevorzugte Ausfuehrung der Erfindung. Dies ist jedoch nur zur Veranschaulichung und ist eine der verschiedenen Ausfuehrungen, in welchen die Grundgedanken der Erfindung angewendet werden koennen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen.
In den anliegenden Zeichnungen ist: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht, teilweise geschnitten, durch eine Stranggussmaschine fuer Hohlknueppel in Uebereinstir:lmung mit der baschriebenen Erfindung; Fig. 2 und 3 ist ein Laengsschnitt des Rolldornes der Maschine in Fig.l.
Die Linie a - a ist die Fortsetzung zwischen Fig. 2 und 3, Fig. 4 ist ein Querschnitt des Rolldorns in Richtung 4 - 4 der Fig. 3; Fig. 5 ist ein Querschnitt des Rolldorns in Richtung 5 - 5 der Fig. 2; Fig. 6 und 7 zeigen schematisch die Kinematik des Rolldorns; Fig. 8 ist eine schematische~Teilansicht der Giessmaschine, welche die Wirkung der Kraefte und die Verformung des Innenringe durch die Innenwalzung zeigt; und Fig. 9 ist eine schematische Teilansicht des Rolldorns mit einer Rohrverlaengerung zur Spruehkuehlung an die Innenseite des gcgossenen Hohlknueppels.
w ~ ~ ~ BeschreiL)ung der bevorzugten Ousßu(lrung.+ Im Folgenden werden die Einzelheiten der Zeichnunen beschrieben.
Gleiche Zahlen bezeichnen dasselbe Teil in den verschiedenen Figuren.
Fig. 1 zeigt eine Stranggussmaschine zum Giessen von runden Hohlknueppeln oder aehnlichem. Sie werden in dieser Beschreibung auch als Knueppel, Rohrluppen oder Gusstuecke bezeichnet und sind aus Stahl oder anderem Material hergestellt. Die Giessmaschine 1 wird waehrend des Giessens eines einzelnen Hohlknueppels oder Gusstueckes 2 gezeigt, jedoch man muss bedenken dass die Ausfuehrung der Maschine 1 so sein kann, dass gleichzeitig in mehreren Adern Gusstuecke 2 gegossen werden koennen.
In der bevorzugten Ausfuehrung wuerde die Maschine 1 in der Lage sein, gleichzeitig an mehreren Adern zu giessen.
Die Maschine 1 hat einen ringfoermigen Kokillen-Zusammenbau 3.
Dieser besteht aus einer herkoemmlichen runden oszillierenden Aussen-Kokille 4s einer festen zylindrischen Innen-Kokille 6, einem rotierenden Rolldorn 7 und einem Antrieb 8 fuer die Bewegung des Dornes ?. Eine oder mehrere Spalten 5 sind fuer den Kuehlwasserfluss in der Kokille 4.
Duesen 10 koennen zur weiteren Kuehlung Wasser oder eine andere Materie an die Aussenflaeche des Gusstueckes 2 spruehen, nachdem es die ringfoermige Kokillenoeffnung 3 verlassen hat. Ein Verteiler 11 liefert fluessigen Stahl 12 oder anderes gewuenschtes Ma-terial durch einen herkoemmlichen Verschluss 13 zu dem Einlass-Ende 14 des ringfoermigen Kokillenzusammenbaus 3.
Zweck dieser festen Kokille 6 ist es, die innere Erstarrung des Gusstueckes 2 zu beginnen und die anfaengliche Gestaltgebung des Innenringes 16 auszufuehren; Aufgabe des Rolldorns 7 ist es, die Kuehlung fortzusetzen und damit weiterhin die Erstarrung sowie die innere Gestaltung des Innenringes 16 zu vervollstaendigen und waehrend dieses Vorganges Druckkraefte anzuwenden, welche die Formaenderungsfestigkeit und die Oberflaechenqualitaet des fertigen Gusstueckes erhoehen.
Wird fluessiger Stahl in die ringfoermige Kokillenoeffnung 3 gegegossen, so bildet sich ein fluessiger zylindrischer Ring in der Naehe des Einlassendes 14. Die Grenzen dieses Ringes sind die gegenueberliegenden Flaechen der Kokille 4 und der festen Kokille 6. Der fluessige Stahl in diesem Ring, welcher in Beruehrung mit der oszillierenden zylindrischen Kokille 4 oder der festen Kokille 6 kommt, kuehlt sich ab und erstarrt. Ein Aussenring 15 und ein Innenring 16 des Gusstueckes 2 beginnt sich zu bilden. Diese Strangschalen halten den noch fluessigen Stahlkern 17 in Grenzen. Vorzugsweise ist die axiale Laenge der Kokille 4 und der festen Kokille 6 sos dass die Strangschalenstaerke der Ringe 15 und 16 iiastande ist, den fluessigen Stahl 17 ohne Ausbruch zu halten, sobald das Gusstueck den ringfoermigen Kokillenaufbau 3 verlaesst; weiterhin soll die axiale Laenge der festen Kokille 6 aber kurz genug sein, um eine Moeglichkeit der Schrumpfung des sich abkuehlenden Gusstueckes an die Kokillenoberflaeche zu vermeiden sobald sich das Volumen vermindert. Die Achse des ringfoermigen Kokillenaufbaus 3 sollte senkrecht orientiert sein> so wie zum Beispiel in Fig. 1 gezeigt wird, um mit Hilfe der Schwerkraft das Gusstueck 2 durch den ringfoermigen Kokillenaufbau 3 zu bewegen. Weitere konventionelle Treibaggregate kann man auch noch zur Bewegung des Gussstueckes 2 aus der Kokillenform 3 anwenden; diese koennen auch Schneidanlagen einschliessena um das Gusstueck 2 in bestimmte Laengen zu schneiden.
Die Maschine 1 ist in einer Halte untergebracht und kann z.B.
mit einem Stuetzgeruest verankert sein, welches aus Traeger 20 hergestellt ist und mehrere Etagen haben kann, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Elektrisciic Motoren 22, 23 und Getriebe 24 und 25 d(s Antriebes 8, sowie ein Teil des Gehaeuses 26, sind an den Traegeraufbau 20 montiert.
Die feste Kokille 6 und der Rolldorn 7 werden von dem Gehaeuse 26 gehalten, wie es klar in Fig. 2 ersichtlich ist. Das Gehaeuse 26 kann an den Rahmen 20 geschraubt, oder es kann durch Befestigungskeile 27, 28 gehalten werden. Die Keile werden durch hydraulische Zylinder 29 bewegt.
Wird z.B. Zylinder 29 von dem hydraulischen Druck entlastet, kann das Gehaeuse 26 mit Kokille 6 und Dorn 7 von einem Oberflurkran mit der Oese 30 herausgeschoben werden.
Um die gewuenschte Rotation des Rolldorns 7 zu erhalten, wird der Dorn um die eigene Achse rotiert und diese Achse wiederum um eine weitere Achse, so wie es in weiteren Einzelheiten nachfolgend beschrieben wird. Die Bewegung des Dornes 7 wird durch die Rotationsbewegung der Motoren 22, 23 ueber Getriebe 24, 25 und ueber Spindel 31, 32 eingeleitet. Der Rolldorn 7 ist mit der Innen- und Aussenwelle 35, 36 verbunden. Diese wiederum sind durch Ketten 37, 38 mit den respektiven Wellen 31, 32 verbunden, so wie es klar in Fig. 2 gezeigt wird. Die Spindeln 31, 32 sind rotierend in dem Gehaeuse 26 durch die Lager 39 gelagert, die Innen- und Aussenwelle 35, 36 sind auch in dem Gehaeuse 26 durch die Lager 40 gelagert, jedoch konzentrisch.
Bezieht man sich nun im einzelnen auf Fig. 2 und 3 der Zusammenstellung des Dornes, so ist es ersicht]ich, dass der Rolldorn 7 mit einem konzentrischen Aussen- und Innenzylinder 50, 51 aufgebaut ist.
Der Aussenzylinder sollte moeglichst von Material mit hoher Waermeleitfaehigkeit hergestellt sein, weil dadurch die Leistungsfaehigkeit der Waermeuebertragung von der Innenflaeche 52 des Guss-Innenringes 16, ueber welchen der Aussenzylinder rollt, beeinflusst wird. Der Innen -mantel 51 verstaerkt den Rolldorn 7, erleichtert den Aufbau und bestimmt mit dem Aussenzylinder 50 den Spalt 53. Spalt 53 ist fuer den Fluss des Wassers, wie durch die Pfeile angedeutet, um die noetige Kuehlwirkung zu erhalten. Die Zylinder 50, 51 sollten am unteren Ende vorzugsweise mechanisch verbunden sein, z.B. mit einer Platte oder Kappe 55 und weitere Elemente moegen auch noch verwendet werden, um eine innige mechanische Verbindung der Zylinder zu erhalten7 damit der Rolldorn ein wirklich starrer integrierter Koerper ist Beide, die Innen- und Aussenwelle 35, 36, sind konzentrisch durch die Lager 40 im Gehaeuse 26 fuer Drehung um die gemeinsame Achse 56 gelagert. Drehung der Innenwelle 35 liefert den Anlass zur Drehung des Rolldornes 7. Jedoch, laengsweise versetzte Bolzen mit rundem Querschnitt 57 exzentrisch zur Aussenwelle 36 verursachen, den Rolldorn 7 wirklich um die Achse 58 zu rotieren, wie es im Nachfolgenden weiter klargemacht wird. Die Bolzen 57 sind im allgemeinen von zylindrischer Gestalt und haben eine begrenzte axiale Ausdehnung verglichen mit der Laenge der Aussenwelle 36; die Achse 58 ist die Mittelachse der zylindrisch versetzten Bolzen 57.
Damit die Dornzylinder 50, 51 zur Innenwelle 35 verbunden werden koennen, hat der innere Zylinder 51 am unteren Ende eine Anzahl von inneren Ansaetzen 60 alle von derselben Groesse, und zusammengehoerige Gruppen sind laengsweise ausgerichtet, so wie es deutlicher in der folgendcn Beschreibung dargestellt wird. Jeder Ansatz 60 hat eine Zentralbohrung 61. Der erste Gelenkmechanismus 62 zur mechanischen Verbindung der Innenwelle 35 zu den Ansaetzen 60 ist eine konturte Platte b3, W<eAcNe fest durch Mittel, die nichtez(:igt sindw it4,dfiraSnnenwelle 35 verbunden ist. Exzentrische Bolzen 64 mit einem zylindrischen Mittelstueck 65, dessen Mittelachse mit der Achse 66 zentriert ist, und mit einem abgesetzten Endstueck 67, zentriert mit einer weiteren Achse 68 dienen zur Verbindung. Das Mittelstueck 65 geht durch die Bohrung 69 der Platte 63 und das Endstueck 67 durch die Bohrung 61 des Ansatzes 60.
Die Exzentrizitaet des exzentrischen Bolzen 64 ist durch Definition der Abstand zwischen den Achsen 66, 68,und dieser Abstand ist gleich dem Abstand zwischen den Achsen 56, 58, und alle diese Achsen sind parallel wie gezeigt.
Zur Verbindung der Dornzylinder 5(), 51 zur Aussenwelle 36 sind am oberen Ende des Innenzylinders 51 Ansaetze 60, die mit einem zweiten Gelenkmechanismus 70 zur Aussenwelle 36 gekoppelt sind. Der Zweite Gelenkmechanism"s 70 hat einen versetzteii Bolzen 57, eine Jagerhuelse 71, eine weitere koiturte Platte 72 und gerade Bolzen 73, welle in die Bohrung 61 der Ansaetze 60 und in die Bolirung 74 der Platte 72 passen.
Die lagerhuelse 71 gestattet der konturten Platte 72 und der Aussenwelle 36 unabhaengig voneinander zu rotieren; <ler kreisfoermige zylindrisch versetzte Bolzen 57 jedoch uebertraegt die Bewegung und rotiert die Achse 58, wodurch der Rolldorn 7 um die Achse 56 rotiert und zwar in direktem Verhaeltnis zur Drehung der AusenwelJe 36.
Fig. 4 und 5 zeigen einen Querschiiitt dz ersten und zweiten Gelenkmechanismus 62, 70. Die konturte Platte 63 hat eine zylindrische Mittel-Oeffnung, durch welche sie mit der Innenwelle 35 fest verbunden wird, und hat vier Arme 63a - 63d (Buchstaben Suffixe werden gebraucht, um die wiederholenden Teile zu kennzeichnen.) Die Bohrungen 69 der Platte 63 liegen auf dem Umkreis des Bohrkreises 75, dessen Mittelpunkt die Achse 56 ist. Die Bohrungen 69 sind winkelgleich und abstandsgleicl an dem Bohrkreis 75. Die Achse 68, zentrisch zu dem Endstueck 67 des exzentrischen Bolzen 64, ist dargestellt, jedoch zur besseren Klarheit werden die Ansaetze 60 in Fig. 4 nicht gezeigt. AushUhlungen 76 an der Innenwand des Zylinders 51 kann man vorsehen, um die Enden der Arme 63a - 63d anzupassen, wie man z.B. in Bezug auf den Arm 63c sehen kann.
Der zweite Gelenkmechanismus 70 ist in Fig. 5 dargestellt. Die Orientierung des runden versetzten Bolzeii 57, Lagerhuelse 71 und konturte Platte 72 sind gezeigt. Die vier Bohrungen 74a-74d sind an einem weiteren Bohrkreis 77, der den gleichen Durchmess.r wie der vorhererwaehnte Bohrkreis 75 hat, alter sein Mittelpunkt liegt auf der Achse 58. Die Bohrungen 74a - 74d sind winkelgleich und abstands:;leich an dem Bohrkreis 77 und fluchten mit deii Bohrungen 61 der ausgerichteten Ansaetze 60 (nicht gezeigt in Fig. 5). Sobald die Aussenwelle rotiert, muss man sich vorstellen, wird sich die Achse 58 in einem Kreis bewegen, welcher in Phantom 78 um die Achse 56 dargestellt ist.
Bezieht man sich auf Fig. 5, so ist die beabsichtigte Bewegung des Rolldorns folgenderweise. Drehung der Inneachse 35 .z.B. entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn, verursacht den Dornzylinder 50, 51 sich auch entgegen der Uhrzeigerrichtung zu drehen. Die Aussenwelle 36 jedoch mit dem festen Bolzen 57 rotieren im Sinne des Uhrzeigers. Diese Uhrzeigerdrehung bewirkt, dass die Beruehrungslinie zwischen der Oberflaeche des Aussenzylinders 50 und der Innenflaeche des Innenringes 16 erhalten bleibt. Dadurch ist es die Tendenz des Aussenzylinders 50, sich um die innere Oberflaeche des Innenringes 16 zu rollen und die Beruehrungslinie beizubehalten, welche sich parallel zu den anderen Achsen, wie vorher erwaehnt, in einer kreisfoermigen Methode auf der Oberflae<tie bewegt, wie z.B in Fig, 5 gesehen werden kann.
Mit der vorhergehenden Beschreibung ist es ersichtlich, dass der Rolldorn 7 zu der Innenwelle 35 durch eine Anzahl von Hebeln oder lebelarmen 63a - 63d der Platte 63 und mit den exzentrischen Bolzen 64 befestigt ist. Weitere Hebel werden durch di'P'Plattcn 7Z dargestellt, welche Bohrungen haben, die abstandsgleich genau sind, wie die zu der Innenwelle fest verbundenen Hebel 63a - 63d, die aber frei an den Bolzen 57 rotieren. Diese Hebel sind mit geraden Bolzen 74a - 74d zu den Innenbohrungen 61 der Ansaetze 60 befestigt. Wie man in den Fig. 2 - 5 sehen kann, ist die Exzentrizitaet der exzentrischen Bolzen 64 (und damit der Abstand zwischen Achse 66 und 68) und der Abstand der Achsen 56, 58 (und damit der Abstand des Mittelpunktes der inneren Welle 35, die auch der Mittelpunkt des Bohrkreises 75 und der Mittelpunkt des runden Bolzen 57, weiche auch der Mittelpunkt des Bolirkreises 77 ist) gleich. Diese Eigenscllaftell erlauben die gewuenschte komplexe Rotation und wirksame Uebertragung fuer die Bewegung des Rolldorns 7.
Falls beide Wellen 35, 36 in entgegengesetzter Richtung rotieren, sodass das Ergebnis der Winkelgeschwindigkeit der Innenwelle 35 multipliziert mit dem Abstand der Bohrungen 69 der Hebel 63a - 63d von der Achse 5< gleich dem Produkt der Winkeljeschwindigkeit der Aussenwelle 36 und der Exzentrizitaet, z.B. des Abstandes der Achsen 56> 58 ist, dann beschreiben die Achsen 68 der Bohrungen 61 in den Ansaetzen 60 des Rolldorns eine hypozykloidische Kurve. Alle erwaehnten Hebel und Verbindungspunkte der Welle 33> 36 und des Dorngehaeuses 7 muessen so sein, dass die Bohrachse 68 dem Pfad der vorgeschriebenen Hypozykloide folgt.
Fuer ein stabiles wirksames Verfahren sollte das VerhSiltnis des Radius der Bohrkreise 75, 77 der Hebel zu der Exzentrizitaet eine ganze Zahl sein. Die Beruehrungslinie zwischen Dorn 7 und Gusstueck 2 wird dann zu ihrer urspruenglichen Position zurueckkehren, sobald der Dorn aufeinanderfolgende volle Rotierungen gemacht hat, die diesem Verhaeltnis gleich sind. Die Konstruktion des Rolldorns kann betraechtlich vereinfacht werden, wenn das Verhaeltnis des Bohrkreisradius zur Exzentrizitaet eine gerade Zahl ist, und wenn die Anzahl der Bohrungen fuer die-geraden und exzentrischen Bolzen der konturten Platten 63, 72 so gewaehlt wird, dass die Anzahl der gewuenschten Hebelverbindungen zu den Wellen 35, 36 die erwaehnte gerade Zahl des genannten Verhaeltnisses ist. Die Anzahl der Bohrungen kann verkleinert werden, aber sollte nicht zu klein sein, dass die Stabilitaet des Dornes 7 gefaehrdet wird.
Die Anzahl der Hypozykloiden, welche durch die diesbzueglichen Bohrachse beschrieben werden, ist gleich der des vorhergenannten Verhaeltnisses plus eins.Weiterhin, bestimmt das gewaehlte Verhaeltnis den Aussendurchmesser des Dornes 7 und die Anzahl der Umdrehungen der Wellen 35, 36 fuer den Arbeitsgang. Zum Beispiel, der Aussendurchmesser des Dornes 7 ist gleich dem Innendurchmesser des Hohlknueppels 2- der durch die feste Kokille 6 geformt und beibehalten wird, sobald das Gusstueck das Gebiet der Kokille 6 verlaesst und in Beruehrung mit dem Rolldorn 7 kommt -weniger zweimal der Exzentrizitaet. Eine Umdrehung des Rolldornes erhaelt man durch eine Umdrehung der Aussenwelle um 3600minus 3600 geteilt durch das gewaehlte Verhaeltnis plus 1 und gleichzeitiger Umdrehung der Innenwelle in entgegengesetzter Richtung um die Groesse 3600 geteilt durch das gewaehlte Verhseltnis plus 1.
Zum Beispiel nimmt man an, dass der Innendurchmesser des Gusstueckes 2 101,60 Millimeter (vier Zoll) sein soll, und der Dorn soll 300 Umdrehungen in der Minute machen, d.h. dieselbe Beruehrungslinie zwischen Dorn und der Lnnenflaeche des Innenringes 16 sollte sich 300 Mal in der Minute wiederholen. Die Exzentrizitaet soll 3,',719 Millimeter sein, und der Radius des Bohrkreises fuer die konturten Platten 63, 72 ist 28,575 Millimeter.
Das Verhaeltnis wuerde dann 28,575 geteilt duch 3, 5719 gleich 8 sein.
Dcslialb, fuer eine komplette Umdrehung <ler Innenwelle 35 muss die Aussln- welle acht Umdrehungen machen, damit jeder Punkt am Umfang des des Dornes7 zur Ausgangsstellung zurueckkommt, wobei er neun Hypozykloiden am Innenumfang des Gusstueckes 2 beschreibt. Deshalb, fuer 267 Umdrehungen in der Minute des Dornes muss die Aussenwelle 36 320 Umdrehungen in der Minute und die Innenwelle 35 33 Umdrehungen in derselben Zeiteinheit machen.
Somit ist das Verhaeltnis der staendig rotierenden Geschwindigkeiten der beiden Wellen 35, 36 gleich acht und stimmt mit dem vorhergenannten gewaehlten Verhaeltnis ueberein. Ferner, obwohl jede konturte Platte mit acht Bolzen mit dem Innenzylinder 51 verbunden werden sollte, ist es moeglich, die Anzahl dieser Verbindungen zu verringern, z.B. zu vier, um die Konstruktion zu vereinfachen, und um die Platzbeduerfnisse zu vermindern.
In den Zeichnungen werden vier Verbindungen der konturten Platte 63, 72 gezeigt, die mit dem Innenzylinder 51 des Dornaufbaus 7 verbinden.
In dieser bevorzugten Ausfuehrung der Erfindung wuerdc das obellsenallntea gewaehlte Verhaeltnis vier sein, und demnach wuerden fuenf Hypozykloiden von jeder Achse 68 an dem Umfang eines imaginaeren Kreises beschrieben, welcher die Spitzen der Hypozykloide verbindet, ehe jede Achse zu ihrer Ausgangsstellung zurueckkehrt.
Die rollende Bewegung der Aussenflaeche des hypozykloiden Dornes 7 an der Oberflaeche des Innenringes 16 des Gusstueckes 2 ist in Fig. t und 7 dargestellt. Der Abstand zwischen 66 und 68 ist die Exzentrizitaet der exzentrischen Bolzen und ist gleich dem Abstand der genseinsamen Achse 56, der Wellen 35, 36 und der Mittelachse 58 der Bolzen 57.
Fig. 6 zeigt die Ausgangsstellung des Dornes 7 zu dem Innenring 16 derart, dass eine Beruehrungslinie besteht, die mit dem Punkt A symbolisch gezeigt ist. Die Achse 68a der senkrecht ausgerichteten Ansaetze 60 ist an der Spitze zweier gegenueberliegendet Hypozykloiden 80a und 80e. Die Achsen 68b, 68c und 68d der anderen drei Gruppen der bezueglichen axial ausgerichteten Ansaetze 60 liegen auf dem Pfad der Hypozykloiden 80b, 80c und 80d. Der Aussendurchmesser des Dornes 7 und der Innenring 16 sind in Beruehrung entlang der Linie A, wie vorher erwaehnt. Dies ist das Gebiet, in welchem die wirksamste Kuehlung dc s Innenringes 16 durch die enge Flaeche zu Flaeche Beruehrung stattfindet.
Sobald die Innenwelle 35 rotiert, sagen wir entgegengesetzt des Uhrzeigersinnes bei einem Winkel 81 von der Ausgangsstellung 82, rotiert die Aussenwelle 36 im Sinne des Uhrzeigers bei einem Winkel 83 von der Ausgangsstellung 82. Die Groesse der Rotation oder die Winkelgroesse 3 muss viermal der des Winkels 81 waehrend derselben Zeiteinheit sein, d.h- wenn der Winkel der Rotation 81 72° entgegen dem Uhrzeigersinn ist, dann muss der Winkel der Rotation 83 2880 im Sinne des Uhrzeigers sein. Diese Beziehung zwischen Drehwinkel ist basiert auf die staendige, bezogene Rotation, die wiederholend vier sein muss, wie oben eroertert wurde.
Waehrend der erwaehnten 720 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Rotation der Innenwelle 35 und der 2880 entgegengesetzt gerichteten Rotation der Aussenwelle 36 beschreibt die Achse 68a die erste Hypozykloide 80a und bewegt sich zu der naechsten Spitze der fuenf Hypozykloiden, wie in Fig. 6 und 7 gezeigt wird, und gelangt zu der in Fig. 7 gezeigten Position. Waehrend dieser Rotation der Wellen 35, 36 bewegen sich die Achsen 68b, 68c, 68d auch auf den diesbe'.ueglichen hypozykloidischeu Kurven 80 zu den in Fig. 7 gezeigten Slellun; n. Di der riidtal<' Abstand jeder dieser Achsen 68 zu dem Aussendurchmesser des Doriies 7 gleich ist, und der Dornaufbau selber ein fester Koerper ist, wird die Hypozykioide 80, die von den Achsen 68 beschrieben wird, auf den Aussendurchmesser oder die Oberflaeche des Dornes 7 uebertragen. Deshalb rollt der Dorn 7 in Beruelirung mit dem Innenring 16 entlang der Beruehrungslinie, welche durch den Punkt B in Fig. 7 dargestellt ist, im Uhrzeigersinn um die Oberflaeche des Innenringes 16 und beschreibt die Kurve 84 entgegt.Eigesc'Lzt des Uhrzeigersinncs. Man muss erkennen, dass die Uebertlagung der llypozykloide von den Achsen 68 auf die Oberflaeche des Dornes 7 keine wahre Uebertragung ist. Genauer, die Kurve 84 ist nicht eine wahre Hypozykloide, und dadurch ist es moeglich, dass eine relative Bewegung zwischen der Oberflaeche des Dornes und der Innenflaeche des Innenringes vorkommen kann. Sollte jedoch der Dorn 7 ohne Schlupf an dem Umfang des Innenringes abrollen, waere die beschriebene Kurve eines jeden Punktes an der Aussenseite des Dornkoerpers 7 die Hypozykloide 85 oder 86. Somit wuerde sich Punkt A nach Punkt B(1) bewegen; Punkt A(1) wuerde nach Punkt B gehen; und Punkt C wuerde der Schnittpunkt der beiden Hypozykloiden sein.
Normalerweise ist der Schlupf zwischen den beiden Flaechen sehr gering. Jedoch eine Verminderung kann man durch regulierbare Kontrolle der Geschwindigkeiten der- Motoren-22, 23 erreichen, z.B. durch Siliconkontrollierte Gleichrichter oder andere konventionelle Kontrollgeraete.
Solche Berichtigung der Kurve 84 wuerde zur Folge haben, dass sich die Kurve 84 von Punkt A zu Punkt C der Kurve 85 und von Punkt C zu Punkt B der Kurve 86 annachern oder sogar anpassen wuerde.
Bezieht man sich nun auf Fig. 2 und 3 zurueck, so erkennt man, dass Kuehlwasser durch das Rohr 90 in dem Gehaeuse 26 zur Bohrung 91 der Innenwelle 35 geliefert wird. Das Wasser wird durch den Spalt 53 des Dorngehaeuses 7 und durch die Oeffnung 93 am unteren Ende des Dornes verteilt. Die Grenzen des Spaltes 93 sind die Kappe 55 auf der einen Seite und die Platten 94 und 95 auf der anderen Seite. Platte 94 ist mit dem Innenzylinder 51 und Platte 95 ist mit der Innenwelle 35 fest verbunden.
Dichtungen zwischen den Flaechen der Platten 94 und 95 verhindern das Entweichen von Wasser. Der Uebergang von dem beweglichen Dorn 7 zu dem Gehaeuse 26 ist durch die Oeffnung 96, welche ein Teil des Dornes 7 ist, zur Oeffnung 97. Die Oeffnung 97 ist ein Teil der Kappe 98, welche wiederum ein Teil des Gehaeuses 26 ist. Dichtungen 99 begrenzen das Wasser zu den Oeffnungen 96 und 97. Ausfluss des Wassers ist durch die Oeffnung 100 des Gehaeuses 26. Pfeile 54 in Fig. 2 und 3 zeigen den Fluss des'Wassers wie beschrieben, aber der Wasserfluss koennte auch umkehrbar sein.
Weiterhin, wie man in Fig. 2 sehen kann, dient das Wasser auch zur Ktsehluns der festen Kokille 6. Der Wasserfluss wird durch eine Pumpe geliefert, die nicht gezeigt ist.
Fig. 8 zeigt die Verformung des Innenringes 16 waehrend des Giessens des Hohlknueppels 2 zur Vergroesserung der Formfestigkeit.
Sobald die Waerme aus dem Innenring 16 durch den wassergekuehlten Dorn 7 entzogen wird, kuehlt und verengt sich der Innenring 16 und-die Kraefte 110 entwickeln sich. Hinzu kommt der ferrostatische Druck 111 des fluessigen Stahles 17, der an der Aussenseite des Innenringes 16 wirkt.
Beide Kraefte, die Schrumpfkraefte 110 und der ferrostatische Druck 111 wirken in derselben Richtung und addieren sich. Entgegen den Kraeften 110 und 111 wirken die Gegenkraefte 112 des Dornes 7 an der Beruehrungslinie zwischen dem Walzdorn 7 und der Innenoberflaeche des Innenringes 16. Da die Richtung der Kraefte senkrecht zu ihrer Angriffslinie wirkt, wird der gegossene makrogefuegige Stahl des Innenringes nur durch Druck verformt. Die Groesse der Verformung und die Verformungsgeschwindigkeit wird durch die Walzgeschwindigkeit des Dornes 7, der Laenge des-Dornes 7 und der aeusseren Form des Dornes 7 bestimmt. Die aeussere Form kann zylindrisch sein, wie die Linie 113 oder konisch wie Linie 114 zeigt.
Falls weitere Innen-SpruehkEsehlung fuer das Giessen des Hohlknueppels 2 erwuenscht ist, kann der Walzdorn geaendert werden, wie in Fig. 9 gezeigt wird. Eine Rohrverlaengerung 115 wird der Kappe 55 hinzugefuegt. Die Rohrverlaengerung ist am unteren Ende geschlossen, aber hat eine Oeffnung 116, welche mit der Rinne 93 des Dornes 7 verbunden ist.
Die Rohrverlaengerung rotiert mit dem Dorn 7 und ist mit Spruehduesen 117 bestueckt. Zufluss zu den Spruehduesen kann entweder durch die Bohrung 91 der rotierenden Innenwelle 35 oder durch den Spalt 53 des Dornes 7 sein. Zufluss durch die Bohrung 91 wurde das eintretende Kuehlwasser zur Rinne 93 und Spalt 53 fuer Dornkuehlung und Oeffnung lit> fuer Spruehkuehlung aufteilen. Eintritt durch spalt 53 wuerde die gesamte Kuehlwassermenge zuerst fuer Dornkuehlung und anschliessend fuer Sprueilkuehlung anwenden. Im letzten Falle kann die Innenwelle 35 eine Vollwelie sein. Volle und gestrichelte Pfeile in Fig. 9 zeigen den vorgeschlagenen Wasserfluss fuer beide Faelle. Rotation der Duesen 117 erzeugen ein gleichmaessiges Spruehmuster an der Innenwand des Innenringes 1s, dadurch werden Heisstellen an der Innenoberflaeche des Hohiknueppes 2 verntieden, welche sich nachteilig fuer die weitere Verarbeitung zu Fertigrohren auswirken koennen.
Abweichungen in Zweck und Charakter der beschriebenen bevorzusten Ausfuehrung koennten ausgelegt werden und sind deshalb in dieser Erfindung.
eingeschlossen. Weiterhin, die Stahlsorten, welche mit der bevorzugten Ausfuehrung gegossen werden, sind Guetestufen fuer die Herstellung von Stahlrohren; aber alle Produkte, die aus Eisen, Nicht-Eisen und plastischen Material hergestellt werden koennen, und fuer welche diese Erfindung in Zweck und Charakter angewendet werden koetinte, sind aucll hierniit einem schlossen.
Leerseite

Claims

Ans pru eche: 1. Eine Dorn-Vorrichtung fuer die Herstellung von Hohiguessen oder aehnlichem. Die Vorrichtung besteht aus einem Koerper, welcher eine gekruemmte Aussenflaeche und einen kleineren Querschnitt als den Innenquerschnitt dieses Gusstueckes hat. Weiterhin wird dieser Koerper so gelagert, dass er eine rollende Rotation in dem hohlen Inneren dieses Gusstueckes ausueben kann.
2. Den gebrauch einer Vorrichtung zum Giessen von Hohlknueppel, Rohren oder anceren (;Isstuecken. Die Verbesserungen schi i esen einen Dorn ein, welcher in lem hohlen inneren Teil eines wenigstens teilweise erstarrten Gusstuecke; positioniert ist und eine enge rollende Verbindung mit der soliden Lnnenflaeche dieses Gusstueckes hat.
.3. Die ErEindtlng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erwaehnte Dorn eilse gekruemmte Aussenseite und einen kleineren Querschnitt als das Innere des hohlen Gusskoerpers hat.
4, Eine Vorrichtung zum Giessen von Hohlknueppeln, Rohren oder anderen Gusstuecken, welche in erster Linie aus Kokillen zusammengesetzt ist, welche die Grenzen bestimmen, in denen fluessiges Material anfangen wuerde wenigstens teilweise zu erstarren, sodass der Gusskoerper eine wirklich feste Innen- und Aussenflaeche erhaelt, und dass der Dorn, der in dem Innenteil dieses Gusskoerpers stationiert ist, eine wirkliche Walz-Beruehrung mit dieser Innenflaeche hat.
5, Die Erfindung nach Anspruch 4, daduich gekennzeichnet, dass der erwaelrnte Dorn aus einem Koerper besteht, welcher eine gekruemmte Aussenflaeche und einc Ei kleineren Querschnitt als den Innenquerschnitt des Hohlkerpers hat.
6. Die Erfindung nach einem der Aiisprutche 1, 3 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass Kuehlfluessigkeit durch d(n Koerper fliessen kann, um dessen Aussenoberlaeche zu kuehlen.
70 Die Erfindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Koerper eine verlaengerte Achse hat und weiterhin so ausgestattet ist, dass der Koerper um diese verlaengerte Achse rotieren kann.
8, Die Erfindung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin wirksame Mittel bestehen, die verlaengerte Achse des erwaehnten rotierenden Koerpers um eine weitere verlaengerte Achse zu rotieren.
9, Die Erfindung nach einem der Ansprueche 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der erwaehnte Dorn eine verlaengerte Achse hat und weiterhin Mittel fuer die Rotation des erwaehnten Dornes um diese verlaengerte Achse bestehen.
bO, Die Erfindung nach einem der Ansprueche 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation des Dornes um die verlaengerte Achse mit einer Rotation um eine weitere verlaengerte Achse eingeschlossen ist.
11. Die Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der erwaehnte rotierende Koerper eine im allgemeinen hypozykloidisch aehnliche Kurve erzeugt.
12. Die Erfindung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass die erwaehnte Rotation eine Mehrzahl unabhaengig rotierender Welen einschliesst, welche konzentrisch und innerhalb des erwaehnten oerpers stationiert sind und Verbindungen von jeder Welle zu dem Koerper haben.
13. Die Erfindung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass ein nocken-aehnliches Teil zur Verbindung einer der erwaehnten Wellen und exzentrischem Bolzen zur Verbindung der anderen erwaehnten Welle mit dem erwaehnten Koerper einschliesst.
wo ~ 14. I)ie Erfindung nach Anspoch*;3 dadeSt? geRennzeichnet, dass die ExzentrizlLaet dieses nocken-aehnlichen Teiles und des erwaehnten exzentrischen Bolzens dieselbe ist.
15. Die Erfindung nach einem der Ansprueche 2 Oder 4, dadurch gekennzçichnet, dass die Rotation des Dornes im allgemeins!n eine hypozykl oidisch-aehnliche Kurve erzeugt.
16. Die Erfindung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl unabhaengig rotierender Wellen, welche konzentrisch gelagert und innerhalb des Dornes stationiert sind, einzeln mit dem Dorn verbunden sind.
17. Die Erfindung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des nocken-aehnlichen Teiles einer der Wellen zu dem Dorn und die Verbindung der anderen Welle durch exzentrischen Bolzen zu dem Dorngehaeuse mit eingeschlossen ist.
-18. Die Erfindung nach Anspruch 17 dadurch gekennzeichnet, dass die Exzentrizitaet des nocken-aehnlichen Teiles und des erwaehnten exzentrischen Bolzens wesentlich gleich ist.
19. Die Erfindung nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass eine gerade Linienberuehrung zwischen dem erwaehnten Koerper und der Innenflaeche des Hohlgusses fortwaehrend aufrecht erhalten wird.
20. Die Erfindung nach Anspruch 15 dadurch gekennzeichnet, dass eine wirkliche gerade Linienberuehrung zwischen dem Dorn und der Innenflaeche des Hohlgusses waehrend der Rotation erhalten bleibt.
21. Die Erfindung nach den Anspruechen 1, 3 oder 5 dadurch gekennzeichnet, dass der erwaehnte Koerper im allgemeinen verlaengert ist und eine konische zylindrische Form hat.
22. Die Erfindung nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation jeder Welle unabhaengig voneinander ist, und dass die rotierende Geschwindigkeit der Wellen so geregelt ist, dass man eine rollende Bewegung des erwaehnten Koerpers erhalt, und dass der Schlupf zwischen dem erwaehnten Koerper und der Innenflaeche des Hohlgusses kontrolliert wird.
23. Die Erfindung nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass die Rotation jeder Welle unabhaengig voneinander ist, und dass die rotierende Geschwindigkeit der Wellen so geregelt ist, dass man eine rollende Bewegung des Dornes erhalt, und dass der Schlupf zwischen dem Dorn und der Innenflaeche des Hohlgusses kontrolliert wird.
24. Die Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzelthnet, lass der Koerper weiterhin eine Verlaengerung zur Lieferung von i(uehlfliessi.-keit an die Innenflaeche des Gusstueckes hat.
25. Die Erfindung nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass der Koerper weiterhin einen Spalt fuer die e Fuehrung von Fluessigke t durch den Koerper zu der erwaehnten Verlaengerung hat.
26. Die Erfindung nach den Anspruechen 2 oder 4 dadurch gekennzeichnet, dass der erwaehnte Dorn eine Verlaengerung zur Lieferung von Kuehlfluessigkeit an die Innenflaeche des Gusstueckes hat.
27. Die Erfindung nach Anspruch 26 dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn weiterhin einen Spalt fuer die Fuehrung von Fluessigkeit durch den Dorn zu der erwaehnten Verlaengerung hat.
28. Eine Vorrichtung zum Giessen von runden Hohlknueppeln, Rohren oder anderen Gusstuecken, welche hauptsaechlich aus einem Kokillen-Aufbau zur Begrenzung des fluessigen Materials besteht, welches aniaenglich teilweise als ein Gusskoerper mit einer soliden Innen- und Ausstxn-Oberflaeche erstarrt,und dass dann an der Innen-Oberlaeche dieses Gusstueckes Fraefte in radialer Richtung angewendet werden, welche tendieren, d ss die Innenoberflaeche nach der Aussenoberflaeche dieses Gusskoerpers Eedraengt wird.
29. Eine Vorrichtung zum Giessen von runden Rohren oder anderen Cusstuecken, welche llauptsaechlicll aus einem Kokillenaufbau zur Begrenzung des fluessigen Materials besteht, welches anfaenglich teilweise als ein Gusskoerper mit einer soliden Innen- und Aussen-Oberflaeche erstarrt, und dass dann an die Lnnenoberflaeche dieses Gusstueckes ohne Behinderung der B ewegung dieses Gusstueckes durch Waermeleitung gekuehlt wird.
30. Eine Vorrichtung nach den Anspruechen 4, 28 oder 29 dadurcn gekennzeichnet, dass Mittel eingeschlossen sind, die die Kuehlfluessigkeit zur Abkuehlung an die Innen- und Aussen-Oberflaeche des Gusskerpers leiten
31. Eine Vorrichtung nach den Ansprueclien 4, 28 oder 29 dadurch gekennzeichnet, dass Kuehlfluessigkeit durch beide, die erwaehnte primaere Kokille und die zuletzt genannte Ausfuehrung geleitet wird, um die Innen-Oberflaeche des Gusstueckes durch Waermeleitung zu kuehlen.
32. Eine Vorrichtung nach den Anspruechen 4, 28 oder 29 dadurch gekennzeichnet, dass Abdichtungen zwischen der primaeren Kokille und der zuletzt erwaehnten Ausfuehrung eingeschlossen sind, um die Bewegung zwischen diesen zu gewaehrleisten, und um den Fluss von fluessigem Material in das Inner. der Primaer-Kokil]e oder der zuletzt erwaehnten Ausfuehruag zu verhindern.
33. Eine Vorrichtung nach den Anspruecllen 4, 8 oder 29 dadurch gekennzeichnet, dass die erwaehnte primaere Kokille eine feste ringfoermige Kokille ist, welche eine aeussere zylindrische Oberflaeche und eine innere feste Oberflaeche hat, und einen rotierenden Dorn einschliessts welcher anschliessend in Giessrichtung zu dem erwaehnten festen Dorn gelegen ist.
34. Eine Vorrichtung nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Rotieren des rotierenden Dornes derart eingeschlossen sind, dass er eine im allgemeinen hypozykloidische Kurve erzeugt.
35, Eine Methode, hohle Rund-Knueppel, Rohre oder andere Guss-Stuecke zu giessen, welche einschliesst, dass fluessiges Material zuerst in einen ringfoermigen Kokillen-Aufbau geliefert wird. Dieses Material bewegt sich dann durch die ringfoermige Kokille, waehrend sich aeussere und innere feste Oberflaechen des Gusstueckes bilden, wobei die innere Ober-flaeche dann gewalzt wird.
36. Ein Meth<>de, hohle Rundknuei)pel, Rohre oder andere Gussstuecke zu giessen, welche einschliesst, das fluessiges Material zuerst in einen ringfoermigen Kokillen Aufbau geliefert wird. Dieses Material bewegt sich dann durch die ringfoermige Kokille, waehrend sich aeussere und innere fest. Oberflaechen des Gusstueckes bilden, wobei an die innere Oberflaeche Druckkraefte angewendet werden.
37. Eine Methode, hohle Rundknueppel, Rohre oder andere Gussstuecke zu giessen, welche einschliesst, dass fluessiges Material zuerst in einen ringfoermigen Kokillen-Aufbau geliefert wird. Dieses Material bewegt sich dann durch die ringfoermige Kokille, waehrend sich aeusiere und innere feste Oberflaechen des Gusstueckes bilden, wobei die ins je Oberflaeche durch Waermeleitung gekuehlt wird, ohne dass die Bewegung des Gusstueckes durch die Kokille merklich behindert wird.
38, Eine Methode nach den Anspruechen 35, 36 oder 37 dadjrcii gekennzeichnet, dass die letzten erwaehnten Stufen die Rotation eines Dornes in dem hohlen Inneren des Gusstueckes einschliessen, und zwar derart, dass eine im allgemeinen hypozykloidische Kurve erzeugt wird.
39. Eine Methode nach Anspruch 38 dadurch gekennzeichnet, dass die rotierende Geschwindigkeit kontrolliert wird, um den Schlupf zwischen Dorn und der inneren Oberflaeche des Gusstueckes zu kontrollieren.
40. Eine Methode nach den Anspruechen 35, 36 oder 37 dadurch gekennzeichnet, dass Spruehung von Kuehlfluessigkeit an die Innenflaeche dieses Gusstueckes eingeschlossen wird.
41. Eine Methode nach Anspruch 40 dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin Spruehung von Kuehlfluessigkeit an die aeussere Oberflaeche dieses Gusstueckes eingeschlossen wird.