DE412395C

DE412395C - Verfahren zur Herstellung von Formstuecken aus geschmolzenem Gut aller Art

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Publication number: DE412395C
Application number: DEP47813D
Authority: DE
Original assignee: EISENGIESSEREI
Current assignee: EISENGIESSEREI
Priority date: 1924-04-01
Filing date: 1924-04-01
Publication date: 1925-04-21
Also published as: DE412396C

Description

DEUTSCHES REICH

Bibliotnei-

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 412395 KLASSE 80b GRUPPE 8

jXi3 Vr,c?ob)

G. Polysius, Eisengießerei und Maschinenfabrik und Fritz Frenzel in Dessau.

Verfahren zur Herstellung von Formstücken aus geschmolzenem Gut aller Art.

Patentiert im Deutschen Reiche vom l.April 1924 ab.

Die Erfindung betrifft ein neuartiges Ver- ; Das dafür heute übliche Schmelzverfahren fahren zur Herstellung von Formen aller Art ! nach dem Blockprinzip hat vor allem den aus beliebigen flüssigen Industrieprodukten, j Nachteil, daß nur in intermittierendem Bewie beispielsweise Bauxit oder andere ton- i triebe gearbeitet werden kann. Außerdem erdehaltige Materialien. mußten die Böden derartiger Öfen ständig

ausgewechselt und die Mäntel mit Wasser gekühlt werden, so daß dadurch auch noch wieder eine nicht unbeträchtliche Menge elektrischer Energie und mechanische Arbeit verlorenging.

Außer diesem Verfahren ist in der Praxis auch mehrfach die Anwendung von Abstichöfen erörtert worden. Bei diesen Abstichöfen wird der Ofen mit frischem Material beto schickt und das geschmolzene Material in der üblichen Weise abgestochen. Derartige Abstichöfen haben jedoch besonders für Bauxitschmelze ebenfalls außerordentliche Nachteile, so daß die Industrie die Blockofen trotz ihres schlechten Nutzeffekts noch vorgezogen hat. Es ließ sich also mit Hilfe des sogenannten Blockverfahrens nur in ununterbrochenem Betrieb ein Block beispielsweise aus Korund herstellen, der zunächst erkalten mußte, bevor er einer industriellen Verwertung und weiteren Verarbeitung zugeführt werden konnte. · Soll aber die Schmelze aus Abstichöfen in Formen gegossen werden, so ist das praktisch . nicht möglich oder aber mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden, da sich neben vielen anderen Nachteilen das Abstichloch erfahrungsgemäß verstopft und das abge- < stochene Material von schlechter Struktur ist. Die Erfinderin hat diese Mängel l:ei Anwendung der bisherigen Arbeitsverfahren er- · kannt und sich die Aufgabe gestellt, in ununterbrochenem Arbeitsverfahren jede beliebige Form aus geschmolzenem Bauxit oder ' anderen Materialien mit ähnlicher chemischer : und physikalischer Zusammensetzung herzustellen, und zwar ohne Anwendung· des Gießverfahrens. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, eine den jeweilig gewünschten Formen entsprechend mit Hohlräumen versehene Elektrode in die flüssige Schmelze einzutauchen und wieder emporzuziehen, sobald sich die Hohlräume mit flüssigem Gut an- ^: gefüllt haben. Das flüssige Gut wird also lediglich aus dem Ofen herausgeschöpft, wäh- ' rend das sich am Boden ansammelnde Eisen wie bisher abgestochen wird. Dieser Grundgedanke zur Herstellung beliebig gewünsch- [ ter Formen kann in der verschiedenartigsten Weise zur Durchführung gelangen. Wesentlieh ist nur, daß die jeweilig Anwendung findende Form als Elektrode ausgebildet ist und in das Bad selbst eingetaucht wird. Die Elektrode wird wieder hochgezogen, sobald sich die Hohlräume mit flüssigem Gut angefüllt haben, so daß auf diese Weise also das Gut in kontinuierlichem Betriebe aus dem Bade gewissermaßen herausgeschöpft wird. Die in einer derartigen Schöpfelektrode angeordneten Hohlräume können ganz verschiedenartig gestaltet sein, und zwar je nach den Formen, die mittels des Verfahrens hergestellt werden sollen. Soll beispielsweise ein zylin- ; drischer oder kegelförmiger Korundblock hergestellt werden, so würde die Schöpf elektrode einfach als Hohlkörper ausgebildet werden mit einer am unteren Ende angeordneten öffnung, um das Einfließen des Gutes zu ermöglichen. Diese Einlauföffnung in dem unteren Teil der Schöpfelektrode wird dabei zweck- \ mäßig als Fußventil etwa nach Art eines ■ Pumpenzylinders oder in ähnlicher Weise ausgebildet, wo also eine Ventilkugel sich auf einen entsprechend vorbereiteten Sitz auflegt.

Der Verschluß der Einlauföffnung kann naturgemäß auch in anderer Weise herbeigeführt werden, und zwar beispielsweise durch . einen in die Schöpfelektrode eingebauten Stempel, der eine gewisse Verschiebbarkeit besitzt und ein Niederdrücken gestattet, sobald das flüssige Gut in die Form der Elektrode eingelaufen ist. Beim Niedergang würde der Stempel zunächst die Einlauföffnung für das flüssige Gut verschließen. Er würde gleichzeitig aber auch eine zweite Aufgäbe erfüllen können, sobald es sich beispielsweise um eine größere Anzahl von gleichen oder gleichartigen Formen oder Hohlräumen handelt, die in der Schöpfelektrode vorgesehen sind. Es wird in diesem Falle besonders an eine fabrikmäßige Herstellung von Steinen, beispielsweise Normalsteinen, gedacht, von denen zu gleicher Zeit mehrere durch einmaliges Eintauchen der Schöpfelektrode in das Bad hergestellt werden können. In einem derartigen Fall würde der senkrecht verschiebbare Verschlußstempel mit Kanten versehen werden können, und zwar der Zahl der in der Elektrode angeordneten Steinformen entsprechend. Der Stempel würde hier also die innere Begrenzung der einzelnen Steine bilden.

Die Zahl der Formen ist bei einem derartigen Schöpfverfahren unbegrenzt. Beispielsweise kann auch das Verfahren bei Formen von geringerer Größe von Hand ausgeübt werden. Eine derartige \^orrichtung zur Ausübung des Verfahrens bietet z. B. eine kleine Zange, die an ihrem Arbeitsende die beiden Formstücke trägt, die nach Eintauchen in die flüssige Alasse leicht aufeinander gedruckt werden können. Aus diesem Beispiel ist ersichtlich, daß das Verfahren bei kleineren Werkstücken und Werkformen auch ausgeübt werden kann, ohne diese Formen als Elektroden auszubilden.

Auch ohne Wert auf eine bestimmte Formgebung zu legen kann nach diesem Verfahren in kontinuierlichem Betriebe das fertige Schmelzgut dem Ofen in kleinen Mengen in bestimmten Zeitintervalle!! entnommen werden, die dann gleichmäßige und reine

kegelförmige Blöcke vim handlichem Gewicht.

z.B. 200 kg, bilden, was besonders für die Korundiiidusfrie von größtem Vorteil ist.

Das Wesentliche der Anlage selbst, die zur Ausübung des vorliegenden Verfahrens dient.

besteht in folgendem:

.Sehr geeignet für das A'erfahren sind beispielsweise Hinphasenöfen, von denen in dem vorliegenden Fall drei angenommen sind.

ίο Diese drei Öfen besitzen gemeinschaftliche Bodcnelektroden, die an den Nullpunkt eines Transformators angelegt sind. Es dürfte zweckmäßig sein, der Betriebselektrode jedes Ofens einen möglichst großen Durchmesser zu geben, damit der Sumpf geschmolzenen Korunds unter der Elektrode recht groß ist. Wichtig für eine derartige Anlage wäre es, den Elektroden eine möglichst große Beweglichkeit zu gehen, und z\var sowohl in der senkrechten als auch in der wagerechten Ebene. Außerdem wird der Aufhängepunkt der Elektrode über dem Mittelpunkt des ■ Ofens nicht fest, sondern verschiebbar angeordnet. In gleicher Weise werden noch z\vei weitere Laufschienen für die Elektroden vorgesehen, die ebenfalls von einem Regulierwiderstand nach der Mitte des Ofens laufen. Eine dieser beiden Schienen dient zur Heranführung der neuen Elektrode nach jeweiligem Abbrand der im Betrieb befindlichen, so daß auf diese Weise jede Unterbrechung des Verfahrens durch einen evtl. Elektrodenwechsel oder durch Reparaturen am Elektrodenkopf vermieden wird. Auf der dritten Laufschiene ist dann die sogenannte Schöpfelektrode ebenfalls frei beweglich gelagert. Die Zeichnungen veranschaulichen beispielsweise eine Ausführungsform zur Ausübung des Verfahrens.

Abb. ι zeigt einen Gruudrißplan der Anlage, die nach dem Verfahren arbeitet,

Abb. 2 einen Aufriß in. der Seitenansicht, und zwar insbesondere die Aufhängung und Beweglichkeit der einzelnen Elektroden über einem Ofen.

Abb. 3 bis 5 zeigen verschiedene Formen der Schöpfelektrode, bei der im unteren Teil die Einlaßöffnung beispielsweise als Bodenventil ausgebildet ist.

Abb. 6 zeigt eine Ausführungsform, bei der gleichzeitig mehrere Steine oder Steinformen hergestellt werden sollen, wobei die mittleren Seiten dieser Steine durch einen Bodenstempcl hergestellt werden, der beim

Niedergang zugleich die Einlauföffnung des Gutes verschließt.

Abb. 7 zeigt eine der Abb. 6 ähnliche Ausführungsfonn, bei welcher die Schöpfelektrodc nach oben hin zwecks Federung geteilt ist, während

Abb. 8 eine von Hand zu bedienende Zange darstellt zur Herstellung kleiner Formen, wie beispielsweise Kugeln o. dgl.

Wie die Abb.i darstellt, sind bei dieser Ausführungsform zur Ausübung des Verirmrens drei Einphasenöfen α angeordnet. Die öfen besitzen eine gemeinschaftliche Bodenelektrode b, die an den Nullpunkt eines Transformators gelegt ist. Die Öfen α werden zweckmäßig, wie in Abb. 2 dargestellt, teilweise in den Boden eingebaut, damit sie in bezug auf mechanische Festigkeit, Thermoisolation und feuerfeste Bekleidung allen Anforderungen gewachsen sind. An der Vorder-' front der Öfen befinden sich die Abstichöffnungen c für das sich niederschlagende flüssige Eisen. Ein jeder Ofen α ist mit drei Elektroden d, f und g versehen, die gemäß der Erfindung weitgehende Bewegungsmöglichkeit haben müssen. Die Aufhängung dieser Elektroden, sowie das Herauf- und Herunterbewegen kann in der üblichen Weise vorgenommen werden, also mit mechanischen Reguliervorrichtungen und mit elektrischem Hilfsmotor. Nur der Aufhängepunkt der 8; Elektroden selbst darf nicht wie bisher fest sein, sondern ist ebenfalls beweglich. Zu diesem Zweck hängt die Rolle /; der Aufzugseile i in einer kleinen Laufkatze k, die in einer Laufschiene / durch einen besonderen gc Drahtzug verschoben werden kann, und zwar zweckmäßig in Richtung des Regulierwiderstandes. In gleicher Weise werden auch zwei weitere Laufschienen angeordnet, die ebenfalls von dem Regulierwiderstand nach der Mitte des Ofens α laufen. Die eine dieser beiden Laufschienen dient zur Heranführung der neuen Elektrode nach jeweiligem Abbrand der im Betrieb befindlichen. Die dritte Schiene m dient für die sogenannte Schöpf- 10c elektrode n, die herangeführt wird, sobald das Gut flüssig ist. Diese Schöpfelektrode ist, \vie die Abb. 3 bis 5 zeigen, mit einem oder mehreren Hohlräumen 0 versehen, die der jeweilig gewünschten Form entsprechen. Die Schöpfelektroden η haben am unteren Teil eine Öffnung p, auf die sich eine Kugel r auflegt. Wird diese Schöpfelektrode in die flüssige Masse des Ofens eingetaucht, so fließt das Gut durch die öffnung ρ in das Innere ein, während beispielsweise die als Ventil dienende Kugel r den Auslauf des Gutes verhindert. Die Kugel r kann ebenfalls aus Korund bestehen und wird erst im letzten Augenblick in das Innere der Schöpfelektrode eingeworfen.

Im übrigen können diese hohlen Schöpfoder Spczialelektroden wie auch die normalen Elektroden durch einen wassergekühlten Kopf gehalten werden, ebenso erhalten sie Strom beispielsweise durch Anschluß an das Kupferbandbündel .?. Der Hohlraum der

Claims

Elektrode kann den jeweiligen Bedürfnissen und Verhältnissen des Betriebes entsprechend groß gewählt sein. Sämtliche Bewegungen der drei Elektroden eines jeden Ofens, und zwar sowohl in horizontaler wie in vertikaler Richtung erfolgen mechanisch und werden von einem zentralen Regulierwiderstand aus betätigt. Eine derartige elektromagnetische Bedienungsvorrichtung, durch die der ίο gesamte Betrieb sehr vereinfacht werden könnte, ließe sich in sehr einfacher Weise durchführen. Während sich mit den in Abb. 3 bis 5 dargestellten Schöpfelektroden lediglich ein massiver oder auch hohler Block herstellen läßt, zeigen Abb. 5 bis 7 eine Einrichtung zur Herstellung von anders gestalteten Formen, insbesondere Abb. 6 veranschaulicht eine Elektrode, die zur gleichzeitigen Herstellung von mehreren Steinen, beispielsweise Normalsteinen, geeignet ist. In diesem Falle werden die Hohlräume radial angeordnet, und zwar derart, daß die eine nach der Elektrodenmitte zu liegende Seite durch einen gemeinsamen Stempel f gebildet wird, der zu dem Zweck an seinem Umfang mit einer entsprechenden Anzahl Flächen versehen ist. Dieser Stempel t ist mittels beliebiger Konstruktionen in senkrechter Richtung verschiebbar und wird erst in die Schöpfelektrode niedergedrückt, sobald die einzelnen Hohlräume mit flüssigem Gut angefüllt sind. Auf dem gleichen Prinzip beruht auch die in Abb. 7 dargestellte Ausführungsform für das Verfahren. Diese ist mit zwei Formen oder Hohlräumen ν versehen, und zwar ist hier die Schöpfelektrode η nach oben hin geteilt, um eine gewisse Federung zu ermöglichen. Im übrigen kann auch hier der Stempel t in gleicher Weise verschoben werden wie bei Abb. 6, so daß er auch hier einmal zur Begrenzung der zu bildenden Formen beiträgt und zugleich den Abschluß der Einlauf öffnung ^ herbeiführt. Das Verfahren geht in der folgenden Weise vor sich: Ist der dem Ofen aufgegebene Bauxit oder ähnlicher Stoff mit Hilfe des elektrischen Stromes geschmolzen, und hat sich unter der Arbeitselektrode ein genügend großer Sumpf flüssigen Korundes gebildet, so wird die Arbeitselektrode hochgezogen und auf einer der Laufschienen soweit seitlich verschoben, daß der Raum über dem Ofen frei wird. Xunmehr wird die bereitgehaltene und fertig angeschlossene Schöpfelcktrode bis zur Mitte des Ofens befördert und langsam in das Bad niedergelassen/ damit letzteres wieder vollkommen flüssig wird und die Schüpf- elektrode selbst sich erhitzt. Diese Schöpfelektrode wird nun so lief in das Bad eingetaucht, bis sich die in ihr angeordneten Hohlräume mit der geschmolzenen Masse völlig angefüllt haben. Ist das erreicht, so wird die SchÖpfelektrodc η langsam wieder hochgezogen, beiseite geschoben und an ihre Stelle kommt sofort wieder die Nbrmalelektrode in Betrieb. Um das Herausnehmen der abgekühlten Blöcke oder Formen zu erleichtern, können die Wandungen der Hohlräume der Schöpfelektrode mit Flockengraphit geglättet werden. Bei der Ausübung des vorliegenden Verfahrens ergeben sich die nachstehenden Vorteile gegenüber dem üblichen Blockprinzip.

1. Stromersparnis um 30 bis 40 Prozent infolge Wegfalls der Wasserkühlung und durch den Dauerbetrieb;

2. Wegfall der Bodeneinstampfung und Ersparung der dazu erforderlichen Materialien und Arbeitslöhne;

3. Wegfall der mühseligen und kostspieligen Arbeit zur Abhebung der Mäntel und Fortschaffung der schweren Blöcke;

4. Wegfall der teuren Reparaturarbeiten an den Öfen und Wagen sowie deren Ersatz;

5. Wegfall der Blockzerkleinerung und der Korundsortierung;

6. Wegfall jeden Abfallmaterials und minderwertiger Qualität;

7. Das gewonnene Material ist so wie es aus dem Ofen kommt sofort versandbereit, und zwar in handlichen Blöcken.

Mittels einer kleinen Hilfselektrode kann eier Inhalt der Hohlelektrode statt mit Gleichstrom natürlich auch mit dem normalen Wechselstrom flüssig gehalten werden, durch Anschluß derselben an den Nullpunktleiter oder die Gegenphase evtl. unter Zwischenschaltung eines induktiven Widerstandes (Drosselspule).

Um möglichst flüssigen Elektrodeninhalt zu bekommen, empfiehlt es sich, auch diesen unter Stromwirkung zu halten, zu welchem Zwecke in der Mitte oberhalb der Hohlelekirode eine Stabelektrode isoliert angeordnet wird, die nach oben und unten verschiebbar ist und mittels Zwischenschaltung eines induktiven Widerstandes (Drosselspule) an die Gegenphase oder in unserem Falle an die Xuilpunktleitung anzuschließen ist (evtl. auch Gleichstrom).

Ρλτεχτ- Ansprüche:

i. Verfahren zur Herstellung von Foniiitüeken aller Art aus beliebigen flüssigen Jndustrieprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß in ununterbrochenem Arbeitsbetriebe ein mit geeigneten und den jeweilig gewünschten Formen entHohlräumen versehener

Schöpfkörper in die flüssige Schmelze eintaucht und, sobald sich diese Hohlräume mit flüssigem Gut angefüllt haben, emporgezogen, wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schöpfkörper als Elektrode, ausgebildet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verflüssigung des !Materials mit Hilfe einer Normalelektrode durchgeführt wird, worauf der Austausch dieser Elektrode durch eine mit entsprechenden Hohlräumen versehene Schöpfelektrode erfolgt.

ig 4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Ofens in radialer Richtung Laufschienen zur Herbeiführung der einzelnen Elektroden angeordnet sind.

5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Elektroden an Aufzugseilen o. ä. befestigt sind, die derart mit in Schienen gelagerten Laufkatzen in Verbindung stellen, daß eine Bewegung in der senkrechten und in der wagerechten Ebene ermöglicht wird.

6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Bewegungen der Elektroden jeden Ofens von einem gemeinsamen Regulierwiderstand bekannter Bauart betätigt werden.

7. Elektrode zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß "dieselbe zur Herstellung von Blöcken in ihrem unteren Teil eine in beliebiger Weise als Ventil ausgebildete Einlauföffnung für das Gut aufweist, die sich selbsttätig schließt, sobald die. gefüllte Elektrode hochgezogen wird.

8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil der Schöpfelektrode als Fußventil nach Art eines Pumpenzylinders ausgebildet ist.

9. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1. und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfelektrode statt der unteren Einlauf öffnung seitliche Füllöffnungen zum Einlauf des Gutes trägt.

ι o. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfelektrode mit einem beweglichen Stempel versehen ist, der beim Niedergang die Einlauföffnung verschließt und so beim Emporziehen der Elektrode ein Zurückfließen der Elektrode verhindert.

11. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschlußstempel als Elektrode ausgebildet ist.

12. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einlauföffnung für das Gut abschließende Stempel nach erfolgtem Niedergang gleichzeitig auch die in der Schöpfelektrode angeordneten Formen verschließt.

13. Vor richtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Steinen in der Schöpfelektrode mehrere dem Umfange derselben angepaßte öffnungen angepaßt sind.

14. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schöpfelektrode zur leichteren Entfernung der erkalteten Formstücke an ihrem oberen Ende geteilt ist und dadurch eine gewisse Federung gestattet.

15. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine Zange, die an ihrem Arbeitsende eine aufklappbare Form trägt, in welche das flüssige Gut aus dem Ofen geschöpft wird.

16. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Hohlzylindern, Hohlkörpern u. dgl. ein zweiter Körper eingeführt wird, der auch als Elektrode ausgebildet und am Ende des Schmelzprozesses an eine Gleichstromleitung angeschlossen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.