DE3425486A1

DE3425486A1 - Method and apparatus for the production of moulded parts, in particular extruder screws or sealing rings from an alloy with a high chromium content

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Publication number: DE3425486A1
Application number: DE19843425486
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 6719 Carlsberg Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-23

Abstract

Method for the production, in particular, of extruder screws from an alloy with a high chromium content, in which molten material (63) is fed continuously into a water-cooled mould (50) and a slag pool (62) above the melt (61) is kept liquid by electric heating, and the material (60), which has solidified in accordance with the profile, e.g. thread shape, of the mould wall, is withdrawn or screwed out of the mould (50) at the bottom depending on the profile shape. The slag pool (62) is heated via the molten material (63), which serves as an electrode. The sequence of operations is controlled by a control device (ST) as a function of signals from the temperature indicators (Ts, Tf, Ta) in the mould wall or in the material exit region and signal reports from the driving/oscillation device (A/P), the rotation/pulling device (M) and the generator (G). <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Method and device for the production of

Formteilen, insbesondere Extruderschnecken oder Dichtungsringen aus hoch-chromhaltiger Legierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profil-oder Formteilen, insbesondere Extruderschnecken oder Dichtungsringen, bei dem die Legierungsschmelze in eine gekühlte Form gebracht wird und unter Schutzgas- oder Schlackeabdeckung erstarrt. Molded parts, in particular extruder screws or sealing rings alloy with high chromium content The invention relates to a method of production of profile or molded parts, in particular extruder screws or sealing rings, in which the alloy melt is brought into a cooled form and under protective gas or slag cover solidified.

Es ist bekannt, Maschinenteile, die einer extremen Druck-, Abrieb-und/oder Korrosionsbelastung unterliegen, aus hoch-chromhaltigen Legierungen herzustellen, damit diese Teile eine hohe Betriebslebensdauer erhalten. In der Praxis werden diese Legierungen aber selten angewandt, da das Gießen und die Bearbeitung sehr schwierig und kostenaufwendig ist. So sind nur sehr einfache Formlinge gießbar, und es treten in den Werkstücken häufig Lunker auf, so daß mit ç UIIEI1 hohen Ausschuß von iiblicil ca. 30% del Werkstücke zu rechnen ist. Außerdem ist eine Nachbearbeitung, z. B. das Einbringen eines Schneckengewindes, wegen geringer Bearbeitbarkeit aufgrund der großen härte des Materials sehr zeit- und kostenaufwendig.It is known machine parts that are subject to extreme pressure, abrasion and / or Are subject to corrosion, manufactured from alloys with a high chromium content, so that these parts have a long service life. In practice this will be Alloys, however, are seldom used because casting and machining are very difficult and is costly. So only very simple moldings can be poured, and they kick voids often appear in the workpieces, so that with ç UIIEI1 high rejects of iiblicil approx. 30% of the work piece is to be expected. In addition, post-processing, e.g. B. the introduction of a worm thread, due to poor machinability The great hardness of the material is very time-consuming and costly.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu offenbaren, das die oben genannten Nachteile vermeidet und eine kostengünstige Herstellung mit geringem Ausschuß bei der Rohlingserstellung und eine geringe Nacharbeit ermöglicht.It is the object of the invention, a manufacturing method and the device to carry out the method to reveal the disadvantages mentioned above avoids and a cost-effective production with little waste in the blank production and allows a little rework.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Legierungsschmelze entsprechend dem Erstarrungsvorgang fortlaufend so in die Form eingebracht wird. daß die Höhe der Legierungsschmelze über dem erstarrten Material jeweils ein vorgegebenes Maß nicht überschreitet, unddaß während der laufenden Zuführung der Schmelze ggf.The solution to the problem is that the alloy melt accordingly the solidification process is continuously introduced into the mold. that the height the alloy melt above the solidified material in each case a predetermined amount does not exceed, and that during the ongoing supply of the melt, if necessary

die Schlacke durch Energiezufuhr als Schlackebad flüssig gehalten wird.the slag is kept liquid as a slag bath by supplying energy will.

Durch das Verfahren ist es möglich, Werkstücke auch mit komplizierter Gestalt wegen der fortlaufenden Entgasung beim kontinuierlichen Erstarrungsprozeß und wegen der damit verbundenen weitgehenden Einschränkung von Seigerungen herzustellen. Dadurch ist nur eine geringe spanabhebende oder ähnliche Nacharbeit notwendig.The process makes it possible to produce workpieces even with more complicated ones Shape because of the continuous degassing during the continuous solidification process and because of the associated extensive restriction of segregation. As a result, only a small amount of machining or similar reworking is necessary.

Da der Prozeß kontinuierlich verläuft, ist es sowohl möglich, einzelne Formen mit Legierungsmaterial zu füllen, als auch einseitig offene Formen zu verwenden, wodurch vorteilhaft endlose Profile wie Knüppel, Platten, Rundmaterial, Rohre usw. hergestellt werden.Since the process is continuous, it is both possible to individual Filling molds with alloy material as well as using molds that are open on one side, This means that endless profiles such as billets, plates, round material, tubes, etc. getting produced.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung und des Verfahrens ist es, gewundene, gekrümmte oder mit Gewinde versehene Formteile, z. B. Extruderschnecken. Bohrer, Dichtringsegmente oder Spiralen herzustellen.Another advantageous embodiment of the device and the method is to twist, curved or threaded fittings, e.g. B. Extruder screws. Manufacture drills, sealing ring segments or spirals.

Da der Prozeß weitgehend kontinuierlich abläuft, ist eine Automatisierung des Prozeßablaufes vorteilhaft durch Einführung von Regelstrecken vorgesehen.Since the process is largely continuous, it is automated the process flow is advantageously provided by the introduction of controlled systems.

Die Legierungen mit hohem Chromgehalt von über 30% Gewichtsanteilen und 1 bis 2% Kohlenstoffgehalt haben besonders den Vorteil hoher Abriebfestigkeit bei Extruderschnecken, mit denen Kautschukmischungen oder thermoplasticher Kunststoff gefördert werden, die Zuschläge von Mineralien wie Titanoxid, Quarzsand, Glasfasern u. ä.The alloys with a high chromium content of over 30% by weight and 1 to 2% carbon content have the particular advantage of high abrasion resistance in extruder screws with which rubber mixtures or thermoplastic plastics are used The aggregates of minerals such as titanium oxide, quartz sand, glass fibers are promoted etc.

enthalten, oder die in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden.or that are used in the food industry.

Die weiteren Legierungsbestandteile richten sich, wie bekannt, nach dem Korrosionsverhalten des zu fördernden Gutes, wobei wegen des kontinuierlichen Verfahrens keinerlei Einschränkungen in der Zusammensetzung zu beachten sind, sondern nur die durch die Verwendung vorgegebenen Eigenschaften zu beachten sind.As is known, the other alloy components are based on the corrosion behavior of the goods to be conveyed, whereby because of the continuous Procedure no restrictions in the composition are to be observed, but only the properties specified by the use are to be observed.

Sehr vorteilhaft ist auch die Verwendung dieser Legierung für die Herstellung von Segmenten vqn Turbinendichtringen, die hoher Korrosions- und Druckbelastung standhalten müssen und dabei gutes Gleitverhalten und Standzeiten von über 10 Jahren gewähren müssen.The use of this alloy is also very beneficial for the Manufacture of segments of turbine seals that are subject to high corrosion and pressure loads have to withstand and at the same time have good sliding properties and a service life of over 10 years have to grant.

Das Material muß eine sehr gleichmäßige Abriebabnutzung zeigen, ohne die Gleiteigenschaften zu verlieren oder durch Korrosion nach Eintreten einer Abriebabnutzung beschleunigt zerstört zu werden.The material must show a very uniform abrasion wear without to lose the sliding properties or due to corrosion after the occurrence of abrasion wear accelerated to be destroyed.

Es ist ein weiterer Vorteil des Verfahrens, daß Vorlaufstücke oder Zwischen- oder Endstücke aus einer anderen Legierung angefügt oder durch zeitweilige Umstellung des zugeführten Schmelzmaterials während des Prozesses leicht bearbeitet bzw. trennbare End- oder Zwischenstücke beliebig hergestellt werden, wodurch für die Fertigbearbeitung ein weiterer Zeit- und Kostenvorteil entsteht.It is a further advantage of the method that leaders or Intermediate or end pieces made of another alloy are added or by temporary Changeover of the supplied melt material easily handled during the process or separable end pieces or spacers can be produced as desired, which means for the finishing a further time and cost advantage arises.

Wird der Prozeß vorteilhaft, praktisch unterbrechungslos, geführt, so kann eine bekannte Trennvorrichtung der im weiteren dargestellten Vorrichtung auch mit fliegender Arbeitsweise nachgeschaltet werden. Die Trennung erfolgt dann ggf. in den Abschnitten aus einer, wie vorstehend beschrieben, leicht bearbeitbaren Legierung.If the process is carried out advantageously, practically without interruption, so can a known separating device of the device shown below can also be connected downstream with on-the-fly operation. The separation then takes place possibly in the sections of one, as described above, easily editable Alloy.

Im übrigen sind die hier angesprochenen Legierungen beschränkt spanabhebend bearbeitbar, insbesondere im Stumpfschweißverfahren schweißbar und warm verformbar, z. B. warmwalzbar, so daß auch Rohmaterial in Form von Knüppeln und Platten nach den bekannten Methoden und auf bekannten Einrichtungen ohne hohe Kosten weiterbearbeitet werden können. Die Homogenität und Lunkerfreiheit der erzeugten Rohteile erweist sich dabei als besonderer Vorteil.In addition, the alloys discussed here have limited cutting capabilities machinable, especially weldable and thermoformable using the butt welding process, z. B. hot-rolled, so that even raw material in the form of billets and plates the known methods and further processed on known facilities without high costs can be. The homogeneity and freedom from voids of the raw parts produced proves turns out to be a particular advantage.

In den Figuren 1 bis 6 sind verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung unterschiedlicher Produkte nach dem Verfahren gezeigt.In Figures 1 to 6 are various devices for production different products according to the procedure shown.

Fig. 1 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung eines Gewindebolzens oder Bohrers, im vertikalen Schnitt; Fig. 2 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung von Stangen-oder Plattenmaterial, im vertikalen Schnitt mit Steuervorrichtung schematisch; Fig. 3 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung von Gewindeschnecken, im vertikalen Schnitt; Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Ringsegmenten im vertikalen Schnitt, in Seitenansicht, teilweise schematisch; Fig. 5 zeigt schematisch die Zugvorrichtung zu Fig. 4. in Frontansicht; und Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Rohrprofilen.Fig. 1 shows a mold and device for producing a threaded bolt or drill, in vertical section; Fig. 2 shows a form and device for Production of bar or plate material, in vertical section with control device schematic; Fig. 3 shows a form and device for the production of screw worms, in vertical section; Fig. 4 shows an apparatus for producing ring segments in vertical section, in side view, partly schematically; Fig. 5 shows schematically the pulling device of FIG. 4 in a front view; and Fig. 6 shows an apparatus for the production of pipe profiles.

Ein anderes sehr vorteilhaftes Herstellungsverfahren von Legierungsschmelze ist das Erschmelzen in einem Schmelzschlackebad durch elektrische Widerstandsheizung der Schlacke. Die Legierungs-Bestandteilemischung wird dabei entweder in das Schlackebad laufend eingestreut und der Heizstrom durch inerte Elektroden zugeführt,oder vorzugsweise werden die Legierungsbestandteile in einen Metallmantel oder ein Mt'inllrohr gleichmäßig verteilt eingebördelt. so daß dieses fertiges Schmelzmaterial bildet. welches leicht handhabbar ist, und kontinuierlich dem Schlackebad zugeführt wird, wobei es gleichzeitig vorzugsweise als Elektrode zur Stromzufuhr dient.Another very advantageous method of making alloy melt is the melting in a molten slag bath by means of electrical resistance heating the slag. The alloy-constituent mixture is either in the slag bath continuously interspersed and the heating current fed through inert electrodes, or preferably the alloy components in a metal jacket or a Mt'inllrohr are evenly crimped in a distributed manner. so that this forms the finished melt material. which easily is manageable, and is continuously fed to the slag bath, it at the same time preferably used as an electrode for power supply.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen eines Bohrers 10 im Schlackebadverfahren. Dazu wird eine Form 30 aus Kupfer verwandt, die im Inneren einen Formhohlraum 34 hat, die der Gestalt des Formlings entspricht. In wenigen Millimetern Abstand um den Formhohlraum herum befindet sich eine Kühlwasserkammer 32 in der Form, die über die Kühlwasseranschlüsse 33a, 33b mittels einer Pumpanlage ständig von umlaufendem Kühlwasser durchströmt wird. I)er Boden 34a des Formhohlraumes 34 entspricht der kantigen, meißelartigen Spitze des Formlings, und seitlich ist in die Formwand ein Gewinde- oder Spiralgang ein- oder mehrgängig eingebracht, wie es für Bohrer bzw. Gewindebolzen üblich ist.Fig. 1 shows an apparatus for producing moldings of a Drill 10 in the slag bath process. A form 30 made of copper is used for this, which has a mold cavity 34 inside which corresponds to the shape of the molding. A cooling water chamber is located a few millimeters away from the mold cavity 32 in the form that via the cooling water connections 33a, 33b by means of a pumping system is constantly traversed by circulating cooling water. I) the bottom 34a of the mold cavity 34 corresponds to the angular, chisel-like tip of the molding, and is on the side A thread or spiral thread is introduced into the mold wall one or more times, such as it is common for drills or threaded bolts.

Zur Durchführung des Schmelzverfahrens wird eine ausreichende Schlackepulvermenge getrennt geschmolzen und in die Form gegeben, so daß dort einige Zentimeter hoch das Schlackebad 42 steht. Dann wird das Schmelzmaterial 43 über eine Antriebsvorrichtung A kontinuierlich von oben dem Schlackebad 42 zugeführt und zwischen dem Schmelzmaterial 43 und der Form 30 ein Generator G hoher Stromstärke. z. B. ein Schweißstromgenerator oder -umformer, angeschlossen und zugeschaltet. Je nach Steuerbarkeit wird die Stromstärke bzw.A sufficient amount of powdered slag is used to carry out the melting process separately melted and placed in the mold so that there are a few inches high the slag bath 42 is standing. Then, the melting material 43 is driven by a drive device A continuously fed from above to the slag bath 42 and between the melt material 43 and the form 30, a generator G of high amperage. z. B. a welding current generator or converter, connected and switched on. Depending on the controllability, the current strength respectively.

Spannung dabei so im Verhältnis zur Zufuhr des Schmelzmaterials 43 gewählt. daß das Schmelzmaterial im oberen Bereich des Schlackebades 42 abschmilzt. Die Legierungsschmelze 41 sinkt wegen des höheren spezifischen Gewichts nach unten und erstarrt als Formling 40 nach und nach.The tension in this case is in relation to the supply of the melting material 43 chosen. that the melt material melts in the upper region of the slag bath 42. The alloy melt 41 sinks down because of the higher specific weight and gradually solidifies as a molding 40.

Da ein Teil der Schlacke sich zwischen der Formwand und dem Formling vorteilhaft als Trennschicht absetzt, kann es erforderlich sein, eine entsprechende geringe Menge Schlackepulver SP nachzustreuen.Because part of the slag is between the mold wall and the molding advantageously settles as a separating layer, it may be necessary to use a corresponding sprinkle a small amount of slag powder SP.

Sobald das Schlackebad aus dem Formhohlraum 34 in den Schutzring 31 ausgetreten ist. wird der Generator G abgeschaltet und die Materialzufuhr beendet. Nach Erstarren der Schmelze wird die Form 30, die aus zwei hälften 30a, 30b besteht, auseinandergefahren und so der Formling entformt. Beim weiteren Erkalten springt die an seiner Oberfläche haftende Schlackeschicht ab. Eine Nachbearbeitung der Oberfläche ist im allgemeinen nicht notwendig.As soon as the slag bath from the mold cavity 34 into the protective ring 31 has left. the generator G is switched off and the material feed is ended. After the melt has solidified, the shape 30, the from two halves 30a, 30b is moved apart and the molding is removed from the mold. With further When it cools down, the layer of slag adhering to its surface pops off. A post-processing the surface is generally not necessary.

Selbstverständlich können in anderen Formen auch andere Formteile nach diesem Verfahren hergestellt werden.Of course, other molded parts can also be used in other shapes can be produced by this process.

Ab einem hestimmten horizontalen Querschnitt empfiehlt es sich, das Schrnelzmaterial kreisend oder in einer oder mehreren Richtungen pendelnd zuzuführen, wodurch es gleichmäßiger verteilt wird. Erstreckt sich die Form horizontal in bestimmte Richtungen, z.B. zur Erzeugung von Platten, so können auch mehrere Schmelzmaterialstränge parallel zugeführt werden. Auch rohrförmige Hohikörper 60b sind nach dem Verfahren leicht herstellbar. Der Formkern 92, der an einem Arm 91 an der Form 50 befestigt ist. wird dann ebenfalls vom Kühlwasser durchströmt, wie dies ausschnittsweise in Fig. 6 gezeigt ist. Eine Pendelvorrichtung P bewegt den Antrieb A des Schmelzmaterials 63 auf einem Kreisabschnitt ständig im Schlackebad 62 hin und her.From a certain horizontal cross-section, it is recommended that To feed the shrinking material in a circular motion or swinging in one or more directions, thereby distributing it more evenly. The shape extends horizontally in certain Directions, e.g. for the production of plates, can also have several strands of melt material are fed in parallel. Tubular hollow bodies 60b are also made according to the method easy to manufacture. The mold core 92, which is attached to the mold 50 by an arm 91 is. is then also flowed through by the cooling water, as shown in detail in Fig. 6 is shown. A pendulum device P moves the drive A of the melting material 63 constantly to and fro in the slag bath 62 on a segment of a circle.

Als Schlackepulver eignet sich ein sogenanntes Universalpulver mit 42% Silizium- und Titanoxid, 10% Kalzium- und Magnesiumoxid.A so-called universal powder is also suitable as slag powder 42% silicon and titanium oxide, 10% calcium and magnesium oxide.

40% Aluminium- und Manganoxid, 5% Kalziumfluorid u.a..40% aluminum and manganese oxide, 5% calcium fluoride, etc.

Eine andere bekannt brauchbare Schlackepulverart besteht aus 35% Siliziumoxid, 20% Magnesiumoxid, 25% Aluminiumoxid, 10% Kalziumfluorid u.a..Another known useful slag powder consists of 35% silicon oxide, 20% magnesium oxide, 25% aluminum oxide, 10% calcium fluoride, etc.

Sofern cter f rmhohlraum 34 (Fig. 1) eine Tiefe von mehr als 10 cm ha@ emptiehlt es sich, die dle rodenkoniake 44 innerhalb des l4orin hohlraumes 34 anzuordnen und das Schmelzmaterial durch eine zusätzliche Führung, z. B. ein Rohr aus Wolfram, bis zu den Elektrodenkontakten zu führen. Die Länge wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß das Schmeizmaterial 43 bereits durch den Stromfluß vorgewärmt ist. aber noch nicht geschmolzen ist, wenn es in das Schmelzschlackebad 42 eintritt sondern daß es erst kurz nach dem Eintritt dort schynilzt. Die Führung und Kontakte werden entsprechend dem Ansteigen der Schmelze hochbewegt.Provided that the cavity 34 (Fig. 1) has a depth of more than 10 cm ha @ it is recommended that the rodent cone 44 inside the l4orin cavity 34 to arrange and the melt material through an additional guide, for. B. a pipe made of tungsten, up to the electrode contacts respectively. The length is expediently chosen so that the melting material 43 is already through the flow of current is preheated. but has not yet melted when it enters the molten slag bath 42 but that it only starts to feel there shortly after it has entered. The leadership and contacts are moved up as the melt rises.

In l'ig. 2 ist eine weitere Vorrichtung zur l)urchführung des Verfahrens dargestellt. in der kontinuierlich Stangen oder Platten, je nach dem horizontalen Querschnitt des Formraumes der Form 50 oder bei geeigneter Ausgestaltung des Querschnittes auch Rohre oder Profile hergestellt werden können.In l'ig. 2 is a further device for carrying out the method shown. in the continuous bars or plates, depending on the horizontal Cross section of the mold space of the mold 50 or with a suitable configuration of the cross section pipes or profiles can also be produced.

Weiterhin ist dort schematisch eine Steuervorrichtung ST dargestellt.Furthermore, a control device ST is shown there schematically.

die in ähnlicher Art auf die Vorrichtung in Fig. 1.3,4 und 6 übertragen werden kann.which are transferred in a similar manner to the device in FIGS. 1.3, 4 and 6 can be.

Die Form 50 besteht aus Kupfer und ist von Kühlwasser durchströmt, das an den Kühlwasseranschlüssen 53a, 53b zu- bzw. abgeführt wird.The form 50 is made of copper and has cooling water flowing through it, which is supplied or discharged at the cooling water connections 53a, 53b.

In der Kühlwasserzuleitung Kwe liegt ein von der Steuervorrichtung Sr gesteuertes Ventil V, und am Kühlwasseraustritt Kwa liegt ein Wassertemperaturmelder rw, der die Wassertemperatur der Steuervorrichtung ST meldet, die den Kühlwasserfluß überwacht und steuert.A control device is located in the cooling water supply line Kwe Sr controlled valve V, and a water temperature detector is located at the cooling water outlet Kwa rw, which reports the water temperature to the control device ST, the cooling water flow monitors and controls.

Der Forrnquerschnitt ist an der oberen Kante trichterförmig angeschrägt, und um die obere Querschnittsöffnung ist rnit ca. 1 cm Abstand ein Aufsatzrand 51 aus Stahl gesetzt. der den Austritt des Schlackebades 42 seitlich begrenzt.The shape of the cross-section is bevelled in a funnel shape at the upper edge, and around the upper cross-sectional opening there is an attachment rim 51 at a distance of about 1 cm set of steel. which laterally limits the exit of the slag bath 42.

Oberhalb der Form 50 ist eine Dosiervorrichtung D für die Zuführung von Schlackepulver SP und eine Antriebs- und Pendelvorrichtung A/P für ciie Zufuhrung des Schmelzmaterials 63. das über den Elektrodenkontakt 64 geführt ist, angeordnet.Above the mold 50 is a metering device D for the supply of slag powder SP and a drive and pendulum device A / P for ciie supply of the fusible material 63 which is guided over the electrode contact 64.

Unterhalb der Form ist eine Zugvorrichtung M angeordnet, die über eine Spindel 68 und einen Greifer 67 das erstarrte im Querschnitt geformte Material 60 abzieht. Zu Beginn des Prozesses ist in die Form ein Angußstück 65 eingesetzt, an das sich an der Gußnaht 66 das Legierungsmaterial 60 anschließt. Bei geeigneten Verwendungen kann das Material von der Legierung 60 von dem des Angusses 65 verschieden sein. Eine Schweißung erübrigt sich dadurch. Dies könnte für ein Werkstück, dessen Ende zu bearbeiten ist, aber keine Spezialeigenschaften erfordert, Verwendung finden. Es ist allerdings auch möglich, einen Anguß in einer unten geschlossenen Form nach Fig. 1 vorzunehmen, wenn die Form entsprechend im Innenraum ausgestaltet ist, so daß sie das entsprechende Teil aufnehmen kann.Below the mold a pulling device M is arranged, which over a spindle 68 and a gripper 67 the solidified cross-sectional shaped material 60 subtracts. At the beginning of the process, a sprue 65 is inserted into the mold, which is followed by the alloy material 60 at the cast seam 66. With suitable Uses, the material of alloy 60 may be different from that of gate 65 be. Welding is not necessary. This could be for a workpiece whose The end can be machined but does not require any special properties to be used. However, it is also possible to post a sprue in a form closed at the bottom Fig. 1, if the shape is designed accordingly in the interior, so that it can pick up the corresponding part.

Die Zugvorrichtung M kann auch, z. B. mit Rollen oder periodisch arbeitenden Greifern, wie in Fig. 6 gezeigt, den Materialstrang abziehen, so daß ein völlig kontinuierlicher Endlosprozeß durchgeführt werden kann. Der abRezogene Materialstrang kann dann in bekannter Weise mit einer sogenannten fliegenden Trennvorrichtung zerteilt werden. Auch kann der ganze Prozeß oder das Abziehen kurzzeitig jeweils während eines Trennvorganges angehalten werden.The pulling device M can also, for. B. with roles or periodically working Grippers, as shown in Fig. 6, pull off the strand of material, so that a completely continuous endless process can be carried out. The withdrawn strand of material can then be divided in a known manner with a so-called flying separator will. The whole process or the peeling can also be carried out for a short time a separation process can be stopped.

Die Ausführungen zu Fig. 1, die das Pendeln des Schmelzmaterials.The comments on Fig. 1, the pendulum of the melting material.

die Verwendung von parallelen Materialzuführungen usw. betreffen.concern the use of parallel material feeds, etc.

treffen auch auf die anderen Figuren zu. Praktische Versuche haben ergeben, daß pro Materialzuführung etwa 60 kg Legierung in einer Stunde erscholzen werden können.also apply to the other figures. Have practical trials show that about 60 kg of alloy melted in one hour per material feed can be.

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Abzug so schnell erfolgt. daß die Austrittstemperatur unterhalb der Form 50 ca. 10000C beträgt. Die Schmelze 61 erstarrt innerhalb der Form; sie ist von dem Schlackebad 62 von einigen Zentimetern höhe im oberen Bereich der Form abgedeckt, dessen Temperatur selbstverständlich, zumindest partiell wesentlich höher als die Schmeiztemperatur der Legierung und der zugeführten Bestandteile liegt, die durch die %zufuhr der Schmelzenergie durch geeignete Wahl der Spannung bzw.It has been found to be useful for the withdrawal to take place so quickly. that the exit temperature below the mold 50 is approx. 10000C. The melt 61 solidifies within the form; it is from the slag bath 62 of a few centimeters height in the upper area of the mold, the temperature of which is of course, at least partially significantly higher than the melting temperature of the alloy and of the supplied constituents is due to the% supply of the melt energy through suitable choice of voltage or

des - nmes des ( .enerat lars CX bestimmt wird, Der Prozeß läßt sich von einem Betriebsfachmann steuern und überwachen, es ist aber vorteilhaft, eine vollautomatische Steuerung vorzusehen, wie dies im folgenden dargestellt ist.des - nmes des (.enerat lars CX is determined, Of the The process can be controlled and monitored by an operating specialist, but it is advantageous to provide a fully automatic control, as shown below is.

Die Steuervorrichtung ST hat eingangsseitig einen Zeit geber CL, mittels dessen es möglich ist, insbesondere die Anlaufbedingungen des Prozesses zu steuern. Weiterhin ist eine Eingabevorrichtung E vorgesehen, die z. B.The control device ST has a timer CL on the input side, by means of it is possible to control the start-up conditions of the process in particular. Furthermore, an input device E is provided which, for. B.

eine Tastatur ist, mit der die Betriebsparameter, Solltemperaturen und Grenzwerte sowie Antriebsdaten für die Zu- und Abführung der Materialien und die Pendelbewegung vorgegeben werden.is a keyboard with which the operating parameters, set temperatures and limit values as well as drive data for the supply and removal of materials and the pendulum movement can be specified.

Weiterhin sind eingangsseitig ein Austrittstemperaturmelder Ta, ein Formtemperaturmelder Tf, ein Schlacketemperaturmelder Ts und, soweit vorhanden, - nicht dargestellt - Bewegungs- oder Positionsmelder von der Antriebs-Pendelvorrichtung A/P, der Zugvorrichtung Z, der Dosiervorrichtung D Strom. oder Spannungsmelder des Generators G und ggf. Meldeleitungen der Kühlanlage des Kühlwassers, der Umwälzpumpe, der Trennvorrichtung usw. an die Steuervorrichtung ST angeschlossen.There is also an outlet temperature detector Ta, a on the input side Mold temperature detector Tf, a slag temperature detector Ts and, if available, - not shown - motion or position detector from the drive pendulum device A / P, the pulling device Z, the metering device D current. or voltage detector of the Generator G and possibly message lines of the cooling system of the cooling water, the circulation pump, the separator, etc. connected to the control device ST.

Entsprechend sind an sie ausgangsseitig angeschlossen: die Steuereingänge der Antriebs- und Pendelvorrichtung A/P, der Zugvorrichtung Z, der Dosiervorrichtung D, des Generators G und ggf. angeschlossener Vorrichtungen wie Kühlanlage, Trennvorrichtung u. ä., sowie eine Ausgabevorrichtung, die eine Anzeigevorrichtung und einen Drucker beinhalten kann, auf denen Betriebsdaten und Störungsmeldungen gemäß Vorgaben ausgegeben werden.The following are connected accordingly on the output side: the control inputs the drive and pendulum device A / P, the pulling device Z, the dosing device D, the generator G and possibly connected devices such as cooling system, separating device and the like, as well as an output device including a display device and a printer can contain, on which operating data and fault messages are output according to specifications will.

Für die Regelung des Prozesses nach dem Verfahren wird aus der Austrittstemperatur durch Vergleich mit einer vorgegebenen Temperatur die Geschwindigkeit der Zugvorrichtung bestimmt und ebenso die Geschwindigkeit der Materialzufuhr durch den Antrieb A/P. Aus dem Materialdurchsatz und aus der Schlacketemperatur Ts durch Vergleich mit einem Sollwert wird weiterhin die Energiezufuhr des Generators G geregelt.For the regulation of the process according to the procedure, the exit temperature is used the speed of the pulling device by comparison with a given temperature and also the speed of the material feed by the drive A / P. From the material throughput and from the slag temperature Ts by comparison with The energy supply of the generator G is still regulated according to a setpoint value.

Weiterhin wird aus der Formtemperatur Tf im oberen Formbereich die Schlackenhöhe bestimmt, die einerseits zur Regelung der Dosiervorrichtung und andererseits zum Differenzausgleich zwischen Materialzu- und -abfuhr, d.h. der Höhe des Spiegels der Legierungsschmelze 61 genutzt wird.Furthermore, the mold temperature Tf in the upper mold area becomes the Determined slag height, on the one hand to regulate the metering device and on the other hand to compensate for the difference between material supply and removal, i.e. the height of the mirror the alloy melt 61 is used.

Zusätzlich erfolgt eine Oberwachung der Einhaltung von vorgegebenen Grenzwerten der gemeldeten Eingangsdaten, bei deren Oberschreitung Stbrungsmeldungen ausgegeben werden und unter Umständen der Prozeß angehalten wird, indem die Materialtransporte gestoppt und die Energiezufuhr bis auf einen Erhaltungswert für den flüssigen Zustand der Schlacke reduziert oder abgeschaltet wird.In addition, there is monitoring of compliance with the specified Limit values of the reported input data, if exceeded, error messages and possibly the process is stopped by the material transports stopped and the energy supply down to a maintenance value for the liquid state the slag is reduced or switched off.

Es ist ersichtlich, daß die Vorrichtung auch in der Weise genutzt werden kann, daß der Strom des Generators über inerte Elektroden, z. B. aus Wolfram, dem Schlackebad zugeführt wird. Das Schmelzmaterial kann dann auch ganz oder teilweise als Pulver dosiert eingestreut werden oder getrennt in einem Induktionsofen verflüssigt und flüuig dosiert zugeführt werden. Hierzu wird die Antriebs- und Pendelvorrichtung Ä/P durch eine entsprechende Dosiervorrichtung für Pulver oder Schmelze ersetzt.It can be seen that the device is also used in that way can be that the current of the generator via inert electrodes, z. B. made of tungsten, is fed to the slag bath. The melting material can then also be wholly or partially sprinkled in dosed powder or liquefied separately in an induction furnace and liquid can be metered in. The drive and pendulum device is used for this purpose Ä / P replaced by a suitable metering device for powder or melt.

Die gezeigten Vorrichtungen und die beschriebenen Varianten sowie der Prozeß können auch vorteilhaft für andere Legierungen eingesetzt werden, die im üblichen Gießverfahren nur mit Einschränkung verarbeitet werden können. Hier liegen eigenständige Erfindungen vor.The devices shown and the variants described as well the process can also be used to advantage for other alloys that can only be processed with restrictions in the usual casting process. here there are independent inventions.

Die Steuervorrichtung ST kann durch eine programmgesteuerte Prozessorsteuerung gebildet sein. Es ist aber wegen der weitgehenden Unabhingigkeit der Regelkriterien auch möglich, vollig getrennte Regelvorrichtungen für den Materialfluß, die Energiezufuhr und die Schlackepulverdosierung einzusetzen. Nur die Steuerung der Gesamtvorrichtung, insbesondere in der jeweiligen Startphase, muß dann koordiniert erfolgen.The control device ST can be controlled by a program-controlled processor control be educated. But it is because of the extensive independence of the rule criteria also possible completely separate control devices for the material flow, the energy supply and to use the slag powder dosing. Only the control of the entire device, especially in the respective start phase, must then be coordinated.

Um den Energiebedarf beim Schmelzvorgang zu verringern und auch die Kühlung zu erleichtern. was wiederum einen erhöhten Materialdurchsatz ermöglicht, ist es vorteilhaft, das Schmelzmaterial aus solchen Bestandteilen zusammenzusetzen, die Legierungen aus zwei oder mehr der Komponenten sind, die gegenüber den Komponenten selbst einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt besitzen und auch ein geringeres Volumen haben, was für das Füllen der Rohre oder Bänder vorteilhaft ist. So können Fer roverbindungen mit den Leg ierungsbestandteilen wie Ferrosilizium, -mangang, -chrom, -wolfram oder auch Dreistoffsysteme wie Fe-Cr-C, Fe-Si-Mn, Fe-W-C genommen werden und in geeigneter Weise zur Erreichung der jeweiligen Gesamtstoffbilanz kombiniert werden.To reduce the energy requirement during the melting process and also the Facilitate cooling. which in turn enables an increased material throughput, it is advantageous to assemble the melting material from such components, the alloys of two or more of the components are opposite to the components themselves have the lowest possible melting point and also a smaller volume have what is beneficial for filling the pipes or tapes. So fer ro connections with the alloy components such as ferrosilicon, manganese, chromium, tungsten or three-component systems such as Fe-Cr-C, Fe-Si-Mn, Fe-W-C can also be used and in suitable form Way to achieve the respective total material balance.

Das Verfahren, das mir den gezeigten Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 durchgeführt wird kann bei entsprechender fachmännischer Abwandlung auch statt mit Widerstandserwärmung im Schlackebad auch unter Schutzgas mit Energiezufuhr über einen Lichtbogen zwischen dem Schmelzmaterial und der Schmelze erfolgen.The method that I have the devices shown in Fig. 1 and 2 can also take place with the appropriate professional modification with resistance heating in the slag bath also under protective gas with energy supply over an arc occurs between the melt material and the melt.

Die Verwendung des Schlackebades bietet durch die auftretenden hohen Turbulenzen den Vorteil, daß Seigerungen weitgehend vermieden werden.The use of the slag bath offers due to the high Turbulence has the advantage that segregation is largely avoided.

Diese vorteilhafte Wirkung wird noch erhöht durch das Rühren infolge der Pendelbewegung des zugeführten Schmelzmaterials, insbesondere wenn dieses wie in der Zeichnung dargestellt, als Elektrode dient.This beneficial effect is enhanced by the stirring as a result the pendulum movement of the supplied melt material, especially if it is like shown in the drawing, serves as an electrode.

Die nichtlineare negative Widerstandscharakteristik des Schlackebades und die hohen Magnetfelder um die Elektrode und den jeweils ausgebildeten Strompfad führen zu den Turbulenzen und Bewegungen im Schlacke bad. Diese überträgt sich auf die Metallschmelze, so daß nur an der kälteren Grenzzone die Erstarrung der Schmelze erfolgt. Wegen der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der Schlacke und der Metallschmelze ist die Schlacke auf einer erheblich höheren Temperatur, so daß das eingebrachte Schmelzmaterial in kurzer Zeit vollständig schmilzt Durch die Bewegung in der Schlacke und Schmelze werden alle Legierungsbestandteile gut durchmischt; größere Kristalle können sich nicht in der Schmelze bilden.The non-linear negative resistance characteristic of the slag bath and the high magnetic fields around the electrode and the current path formed in each case lead to the turbulence and movements in the slag bath. This carries over to the metal melt, so that the melt solidifies only at the colder boundary zone he follows. Because of the different thermal conductivity of the slag and the molten metal the slag is at a significantly higher temperature, so that the introduced Melting material completely melts in a short time due to the movement in the slag and melt, all alloy components are thoroughly mixed; larger crystals cannot form in the melt.

Fig. 3 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Fig. 2. wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß die Formwand der Form 50 mit einem Gewinde versehen ist, das dem Gewinde 55 des erstarrten Materials 60 gemäß gestaltet ist, welches z. B. für eine ein- oder mehrgängige Extruderschnecke vorgesehen ist.Fig. 3 shows a similar device to Fig. 2, the essential being The difference is that the mold wall of the mold 50 is provided with a thread which is designed according to the thread 55 of the solidified material 60, which z. B. is provided for a single or multi-start extruder screw.

Entsprechend der günstigsten Kraft- und Drehmomentrichtung zur Abführung des erstarrten Materials 60 ist unterhalb der Form 50 eine Schraubvorrichtung vorgesehen, die eine kombinierte Dreh- und Zugvorrichtung M ist.According to the most favorable direction of force and torque for dissipation of the solidified material 60, a screwing device is provided below the mold 50, which is a combined rotating and pulling device M.

Das Vorlaufstück 65 oder das erstarrte Material ist in einer wassergekühlren Gewindebuchse 70 geführt. Ober eine Kupplung 71 ist an das Vorlaufstück 65 eine Profilstange 65' koachsial angeschlossen, an die über eine Gleitführung 72 ein Antrieb aus Zahnrädern 76 von einem Motor 77 angreift, der die Profilstange 65' und damit das Vorlaufstück 65 und das erstarrte Material 60, geführt durch die Gewindebuchse 70 und das Gewinde in der Form 50, nach unten schraubt. Der Motor 77 ist von der Steuervorrichtung ST antriebsseitig gesteuert. Ein geeigneter elektrisch oder hydraulisch angetriebener Motor findet Verwendung. Getriebe und Motor können auch in anderer bekannter Weise gestaltet sein, und es kann auch der Motor evtl. zusammen mit einem Getriebe selbst in einer Gleitführung gelagert sein, wobei er direkt an der Kupplung 71 angreift.The leading piece 65 or the solidified material is in a water-cooled Threaded bushing 70 out. A coupling 71 is attached to the leading piece 65 Profile rod 65 'connected coaxially, to which a drive via a sliding guide 72 from gears 76 engages a motor 77, which the profile rod 65 'and thus the leading piece 65 and the solidified material 60, guided through the threaded bushing 70 and the thread in the form 50, screws down. The engine 77 is from the Control device ST controlled on the drive side. A suitable electric or hydraulic driven motor is used. Transmission and motor can also be used in other be designed in a known manner, and it can also be the engine possibly together with a Gear itself to be mounted in a sliding guide, where he is directly on the coupling 71 attacks.

Fig. 4 und 5 stellt in zwei verschiedenen Seitenansichten in teilweise schematisierter Weise eine weitere Vorrichtung ausschnittsweise dar, mit der gekrümmte Werkstücke erzeugt werden können. Die Form 50a ist in Fig. 4 geschnitten gezeigt, so daß der Ringabschnitt der Form zu erkennen ist, in dem die Schmelze erstarrt. Unterhalb der Form ist eine Zugvorrichtung Ma angeordnet, die in Richtung der Krümmungslinie K des erzeugten Ringsegmentes das erstarrte Material abzieht. Die Zugvorrichtung Ma besteht aus beidseitig angeordneten wassergekühlten Greifern 90, 90' (Fig. 5), die durch eine hydraulisch gesteuerte Spannvorrichtung mit einem Zylinder H2 in Schließ- und Öffnungsrichtung S, tS betätigt werden und die durch Hydraulikantriebsmittel H1, H3 in Zugrichtung Z und zurück bewegbar sind. Zeitlich gesteuert wird somit in der Folge Schließen S, Ziehen Z, Öffnen Ö und die Rückbewegung und eine Wartezeit ausgeführt.Fig. 4 and 5 shows in two different side views in part schematically depicts a further device in sections, with the curved Workpieces can be generated. The shape 50a is shown in section in FIG. 4, so that the ring section of the mold can be seen in which the melt solidifies. A pulling device Ma is arranged below the mold, which is directed in the direction of the line of curvature K of the ring segment generated pulls off the solidified material. The pulling device Ma consists of water-cooled grippers 90, 90 'arranged on both sides (Fig. 5), which is operated by a hydraulically controlled clamping device with a cylinder H2 in Closing and opening directions S, tS are actuated and by hydraulic drive means H1, H3 can be moved in pulling direction Z and back. It is thus time-controlled then close S, Pull Z, open Ö and the return movement and a waiting time is carried out.

Hierzu dienen die Hydraulikventile V1 - V4, die, wie in Fig. 2 gezeigt, von der Steuervorrichtung ST gesteuert werden. The hydraulic valves V1 - V4, which, as shown in Fig. 2, are used for this purpose. can be controlled by the control device ST.

Es ist fachmännisches Können, Kombinationen der in den Figuren gezeigten Vorrichtungen zu verwenden und z. B. gekrümmte Hohiprofile gemäß Fig. 4 mit Fig. 6 oder gewendelte Werkstücke- herzustellen, wenn jeweils die Form und die Abzugsvorrichtung aufeinander abgestimmt erstellt werden. It is a skill in the art to find combinations of those shown in the figures To use devices and z. B. curved hollow profiles according to Fig. 4 with Fig. 6 or to produce coiled workpieces, if both the form and the pull-off device can be created in a coordinated manner.

Claims

1. Process for the production of profile or molded parts, in particular Extruder screws or sealing rings, in which the alloy melt in a cooled Form (30,50) is brought and solidifies under an inert gas or slag cover, characterized in that the alloy melt (41,61) corresponds to the solidification process is continuously introduced into the mold (30, 50), as the height of the alloy melt (41,61) above the solidified material (40,60) does not in each case a predetermined amount exceeds, and that during the ongoing supply of the melt (41,61) possibly the slag is kept liquid by supplying energy as a slag bath (42,62).

2. The method according to claim 1, characterized in that the alloy is melted in an arc and / or the slag bath (42,62).

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that in the form (30,50) melted slag (42,62) is given and the raw materials of the Alloy preferably in the form of at least one metal tube or band with crimped Metal grains in the specified overall composition as melting material (43.63) the arc or electroslag bath (42,62) is continuously supplied, wherein preferably the melting material (43,63) oscillating or circling over the surface of the melt 42.62; 41.61). and the melt (42,62; 41,61) on the one hand via the mold (30,50) and on the other hand via the melt material (43,63) or inert Electrodes are connected to a generator (G) for supplying the melt energy.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that for the production of rod, plate or profile material the form (50) one has inner free cross-section corresponding to the profile to be generated and below is open and the solidified material (60) is continuously pulled out of the mold (50) is, the withdrawal speed is approximately such that the mold exit temperature of the material (60) is approx. 10000 C and the supply of melt material to the material take-off corresponds and, if necessary, continuously fed slag powder (SP) to the electroslag bath (62) is that the mold space is filled to close to the upper edge, and the energy supply is chosen so large that the melting material (63) in the upper part of the electroslag bath (62) melts.

5. The method according to claim 4, characterized in that for production of winding or curved profiles such as worm thread, helix or segment of a circle the mold space in the vertical direction with a thread (55), a helix or Curvature is provided, and a suitable leading piece before feeding the alloy (65,65a) introduced into the mold (50,50a) from below over part of the height of the mold and after the start of the process the leading piece (65,65a) and thus the solidified material (60,60a) continuously or intermittently according to the thread pitch or in the direction of the course of the helix or the line of curvature (K) rotated out of the form (50, 50a) and / or is pulled.

O. Process for producing the alloy according to one of the preceding Claims, characterized in that the different materials of the alloy at least partially as two- or multi-material alloys, which have the lowest possible Melting temperature compared to the pure Msterìalien, z. B. Fe-Cr, Fe-Siw Fe-W, Fe-C; Fe-Cr-C, Fe-Si-Mn, preferably in powder form in an iron band crimped and fed to the melting process.

7. Device for performing the method according to one of the claims 3 to 6, characterized in that the form (30,50,50a) is a water-cooled copper form above which a controllable drive and / or pendulum device (A, A / P) for supplying the melting material (43,63) and possibly a metering device (D) for Feed of the slag powder (SP) is arranged, and that below the possibly below open form (50) a controllable rotating and / or pulling device (M, Ma) for the trigger the leading piece (65,65a) and the solidified material (60,60a) is arranged.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that for the Manufacture of screw threads at such a distance below the mold (50), which preferably corresponds to the length of the screw to be generated, one preferably water-cooled threaded bushing (70) around the thread of the leading piece (65) or

of the solidified material (60) fixedly arranged with respect to the mold (50) is and below a rotary drive (M; 76,77) on a section (65t) of the leading piece (65,65 ') mounted so as to be axially displaceable and fixed with respect to the threaded bushing (70) is arranged.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the section (65 ') is a profile rod that is in the rotary drive (M), preferably in a drive wheel (76) is mounted with a sliding fit, with which a controllable in its speed Motor (77), preferably a hydraulic motor, via a transmission means, such as a toothed wheel, Chain or sprocket is coupled.

10. Apparatus according to claim 7, characterized in that the pulling device (Ma) is constructed so that for the production of curved th profile parts on their flat parallel sides preferably with cooling water (Kw) flowing through gripper (90.90 ') are arranged the one closing movement (S) and one opening movement (o) and a pulling movement (Z) and corresponding return movement in the direction of the line of curvature (K), preferably via hydraulic drive means (Ht, H2, H3) coupled to these run in a controlled manner.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that that the control inputs of the drive and / or pendulum device (A.A / P), the dosing device (D), the rotating / pulling device (M, Ma) or the motor (77) or the hydraulic drives (H1, H2, H3) and / or the generator (G) with the control outputs of a control device (ST) are connected, the input side with a timer device (CL). one Input device (E), an exit temperature detector (Ta). a slag temperature detector (Ts), a mold temperature detector (Tf). which is preferably near the upper edge of the mold space is arranged. and / or feedback of the drive, pendulum, metering, pulling devices is connected, and that the control device (ST) according to entered default values the melt energy supply and the drive. Pendulum, dosing and pulling movements or controls quantities at least for a process start time and then by comparison the reported outlet temperature with a default value due to the deviation controls the rotary / pulling and drive movement and / or by comparing the slag temperature and / or the mold temperature with corresponding default values the energy supply, the dosage and, in addition, the supply of melt material controls or regulates.

12. The device according to claim 11, characterized in that the Control device (ST) on the input side with a water temperature detector (fw. A Supply indicator for melt material and / or a vo @@ ass indicator for slag powder connected to an output device (A), preferably on the output side an alarm and Retriebsanreige and / or a ltuckwerk is connected and that the Control device (ST) the input variables from the detectors (Tw, Tf, Ta, Ts) with limit values compares and with their upper or. Failure to do so in each case a corresponding message outputs, as well as ongoing operating data as required, such as material throughput, energy supply and / or outputs temperature messages.

13. Device according to one of claims 7 to 12, characterized in that that in the inner cross section of the mold (50) at least one water-cooled core (92), preferably arranged fixedly connected to the mold (50) via a holding arm (91) is, and that the fusible material (63) through a pendulum device concentric to the core (92) (P) is fed to the slag bath (62) or the melt (61).

14. Extruder screw, produced by the process according to one of the Claims 1 to 6, characterized in that it consists of an alloy the 30 to 40% chromium, preferably 34% chromium, and 1 to 2% carbon, 1 to Contains 2% silicon, 2 to 4% copper, 1 to 2% vanadium and 2 to 2.5% manganese.