DE53731C - Walzwerk mit drei oder mehreren, das Kaliber bildenden, kühlbaren Hohlwalzen zur Herstellung von Metallstangen, Schienen u. dergl. aus flüssigem Metall - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

(Cook, Illinois, V. St. A.).

Nach dem bisher allgemein gebräuchlich gewesenen Vorgang zur Herstellung von Eisenbahnschienen und anderen Metallstäben wird das geschmolzene Metall zuerst in die Form eines Barrens gegossen, welcher sodann wieder erhitzt und gewalzt wird, bis er die erforderliche Gröfse und Gestalt angenommen hat. Nach diesem Vorgang wird das geschmolzene Metall während des Erstarrens in der Form keinem Druck ausgesetzt, obgleich, wie den Sachverständigen bekannt ist, die Zusammenpressung des geschmolzenen Metalles während des Erstarrens die Qualität des hergestellten Stahles bedeutend verbessert und den Gufsstücken oder Flossen eine sehr dichte, feste und homogene Structur verleiht. Wird, wie es bisher üblich war, das Metall in eine Form gegossen, welche auf allen Seiten geschlossen und nur am Eingufs offen ist, so haben im Metall eingeschlossene Gase oder Luft nur wenig Gelegenheit zu entweichen, so dafs es auf diese Weise schwer ist, eine von Luftblasen oder unganzen Stellen vollkommen freie Flosse zu erzielen. Das Fertigwalzen der Stange oder der Schiene zielt darauf hin, das Metall mehr oder weniger zu verdichten, aber es kann die unganzen Stellen und Blasen, die beim Giefsen der Flosse entstanden waren, nicht vollständig beseitigen. Die Herstellung won Metallstangen oder Schienen nach diesen? alten Verfahren bedingt auch einen bedeutenden Zeit-, Arbeite- und Kostenaufwand und erfordert eine grofse kostspielige Maschinenanlage. iV Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist der, eine einfachere und raschere Methode der Herstellung von Metallstangen oder Schienen und einen hierzu geeigneten Apparat herzustellen, wodurch das geschmolzene Metall comprimirt oder einem Drucke' ausgesetzt wird, wahrend es noch flüssig oder im Erstarren begriffen ist. Hierdurch werden im Metall enthaltene Gase oder Luft aus demselben hinausgedrückt, wenn das Metall zusammengeprefst wird und erstarrt, das Metall wird verdichtet und dessen Qualität verbessert, es wird frei von Blasen und unganzen Stellen, und erhält eine dichte und homogene Structur, und es wird die Festigkeit, Dauerhaftigkeit und Widerstandsfähigkeit der erzeugten Stangen oder Schienen gegen Abnutzung erhöht.

Die vorliegende Erfindung besteht im Verfahren und im Apparat, der zur Erzielung dieses Resultates benutzt wird; sie besteht demnach darin, dafs man einen ununterbrochenen Strahl geschmolzenen Metalles von einem geeigneten Gefäfs ablaufen läfst und gleichzeitig das Metall zusammenprefst, zum Erstarren bringt und ihm die entsprechende Form giebt, indem man es mit Kühl- und Prefswalzen in Berührung bringt, welche den Strahl flüssigen Metalles auf allen Seiten einschliefsen, während er zwischen den continuirlichen rotirenden Kühlflächen oder Walzen hindurchgeht.

Die Umfangsgeschwindigkeit der Kühlflächen oder Walzen, welche das Metall zum Erstarren bringendes zusammenpressen und ihm die er-

forderliche Gestalt geben, ist ebenso grofs wie die Geschwindigkeit des abfliefsenden Metallstromes, so dafs das geschmolzene Metall sich nicht aufstaut oder zwischen den Walzen ansammelt und so das geschmolzene Metall nur an einer Stelle mit den Walzen oder Kühlflächen in Berührung kommt.

Nach vorliegenäer Erfindung werden die Metallstangen oder Schienen, wie man sieht, direct aus dem geschmolzenen Metall erzeugt, ohne dafs es vorher gegossen, erhitzt und nachher erst ausgewalzt würde. Da nun das geschmolzene Metall in continuirlichem Strahl sozusagen irt eine continuirlich rotirende Form gegossen wird, welche das Metall abkühlt und zusammenprefst, wobei diese Form immer nur mit einem Punkt oder einem sehr kurzen Stück der Stange oder Schiene in Berührung steht und sich beständig im Sinne der Bewegung der Stange weiter dreht, so kommt eine Stelle des Metall*- Strahles oder der Stange nach der anderen mit der rotirenden Form in Berührung und man erhalt Stangen oder Schienen von beliebiger Lunge; der Vorgang ist so lange continuirlich, als das Metall abfliefst.

Bei Ausführung der vorliegenden Erfindung HiUft das Metall in continuirlichem Strahl aus einem geeigneten Gefäfs zwischen eine Anzahl von Walzen, am besten vier, deren Achsen in derselben horizontalen Ebene liegen, und zwischen deren Umflächen, an der Stelle, wo sich diese berühren, eine Oeffnung zur Aufnahme des Strahles geschmolzenen Metalles freibleibt, so dafs der Strahl geschmolzenen Metalles beim Durchgang zwischen diesen Walzen zusammengeprefst und das geschmolzene Metall zum Erstarren gebracht wird, indem es mit den Walzen in Berührung steht. Das flüssige Metall wird auf diese Weise durch die Walzen, welche es zusammenpressen und zum Erstarren bringen^ ausgewalzt.

Die Walzen sind hohl und mit Wasser gefüllt, das bestandig durch sie hindurchläufl, so dnfs sie kühl oder bei derjenigen Temperatur erhalten werden, die geeignet ist, Um das Metall abzukühlen oder zum Erstarren zu bringen, während es zwischen den Walzen hindurchgeht. Das Ausflufsgefäfs befindet sich gerade oberhalb der Stelle, art welcher die Walzen zusammenstofsen, so dafs der Strahl geschmolzenen Metalles tangential zu allen Walzen einläuft. Es kommt daher jede Walze jeweilig blofs an einem Punkte ihres Umfanges mit dem Strahl geschmolzenen Metalles oder der erzeugten Metallstange in Berührung. Dies macht es möglich, die Walzen kühl oder auf einer solchen Temperatur zu erhalten, welche ge-¹ eignet ist, den Strahl des geschmolzenen Metalles abzukühlen oder zürn Erstarren zu bringen, während er zwischen den Walzen hindurchgeht. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen ist bei gegebener Ausflufsgeschwindigkeit des Strahles geschmolzenen Metalles und gegebenem Querschnitt der zu erzeugenden Stange oder Schiene hinreichend grofs bemessen,· um ein Ansammeln oder Aufstauen des geschmolzenen Metalles im Raum zwischen den Walzen zu verhindern. Es wird auf diese Weise eine Berührung zwischen dem geschmolzenen Metall und den Walzen auf einer grofsen Fläche vermieden, wodurch die Walzen rasch erhitzt würden und es schwierig wäre,· dieselben bei der geeigneten Temperatur zu erhalten. Andererseits würde hierdurch das geschmolzene Metall zum Erstarren gebracht, bevor es die Berülrrungsstelle der Walzen passirt, wo der für den Durchgang des Metalles bestimmte Kanal am engsten ist, was eine gröfsere Kraft zur Umdrehung der Walzen nothwendig machen und auch ein geeignetes Zusammenpressen des Metalles, während es geschmolzen oder eben im Erstarren begriffen ist, verhindern würde. Durch Anwendung einer Anzahl von Walzen wird der flüssige oder eben im Erstarren begriffene Strahl, der zwischen den Walzen hindurchgeht, auf allen Seiten zusammengeprefst, wodurch das Metall verdichtet wird, und diese zusammenpressende oder verdichtende Wirkung der Walzen auf das Metall unterstützt das Erstarren des geschmolzenen Metalles und verbessert auch in hohem Grade die Qualität der erzeugten Stahl- oder Metallstangen. Die zusammenpressende Wirkung der Walzen auf den flüssigen oder im Erstarren begriffenen Strahl giebt der erzeugten Stange auch eine bessere Textur oder Faser und erhöht hierdurch deren Festigkeit.

Die vorliegende Erfindung besteht in ihrer weitest ausgebildeten Form auch darin, dafs man einen Strahl geschmolzenen Metalles abfliefsen läfst, ihn gleichzeitig zusammenprefst, zum Erstarren bringt und zu einer Stange formt, und dann, die so gebildete Stange weiter auswalzt, während sie noch sehr stark erhitzt ist.

Bei der praktischen Ausführung dieser letzteren Ausbildungsslufe der vorliegenden Erfin-. dung ordnet man am besten direct unter der ersten Gruppe von Walzen eine zweite an, welche die aus der ersten austretende Stange oder Schiene weiter abkühlt, zusammenprefst und auswalzt. AUs dieser zweiten Walzengruppe gelangt die endlose Stange oder Schiene zu einer horizontalen Reihe von Walzen durch einen gekrümmten Seitenkanal, der am.besten von einer Reihe von in einer Curve angeordneten Leitwalzen gebildet wird. Während die Stange oder Schiene in horizontaler Richtung weitergeführt wird, kann man sie, während sie noch heifs ist, «wischen Fertigwalzen

und Richtwalzen hindurchgehen lassen und sie beliebig weiter auswalzen.

In den beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen :

Fig. ι eine Oberansicht eines zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeigneten Apparates mit'vier einander berührenden Walzen, Fig. 2 einen Horizontalschnitt durch die Achsen der Walzen nach der Linie 2-2, Fig. 3, Fig. 3 einen· Verticalschnitt nach der Linie 3-3, Fig. i. Fig. 4 ist eine Seitenansicht, zum Theil Schnitt, die Leitwalzen zeigend, zu welcher die Schiene oder Stange nach dem Austritt aus dem Walzensystem gelangt. Fig. 5 zeigt eine Modification, bei welcher ein System von drei Walzen benutzt wird, um den Strahl zwischen den Walzen hindurchgehenden flüssigen oder im Erstarren begriffenen Metalles zusammenzupressen und in die erforderliche Form zu bringen. Diese Walzen sind derart gestaltet, dafs sie gewöhnliches Winkelcisen herstellen.

In den Zeichnungen bezeichnen dieselben Buchstaben gleiche Theile.

A ist das Maschinengestell, in welchem eine Anzahl von einander berührenden Walzen B gelagert ist, und zwar am besten vier, welche mit einander roliren, und deren Umflächen derart gestaltet oder genuthet sind, dafs sie einen centralen Kanal b zur Aufnahme des Strahles geschmolzenen Metalles einschliefsen, der aus dem Behälter C ausströmt. Wie in Fig. 1,2, 3 und 4 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt, haben die einander berührenden oder Arbeitsflächen der Walzen B eine derartige Gestalt, dafs sie sich zu dem Profil einer Eisenbahnschiene ergänzen; sie können indessen auch derart gestaltet sein, dafs sie dem Kanal b einen beliebigen Querschnitt geben, auf diese Weise eine Stange von beliebig gewünschtem Profil erzeugen.

Die Walzen B haben kegelförmige, auf einander rollende Flächen b^l, welche die Lagen der einzelnen Walzen gegen einander sichern, so dafs der Kanal b für das Metall stets die gleiche Gröfse behält und somit eine Schiene oder Stange von durchaus gleichförmigem Querschnitt erzeugt. Die Walzen B sind hohl und mit einer mittleren Zwischenwand jB¹ versehen. Die Wellen ΰ² sind gleichfalls hohl, so dafs Wasser oder eine andere Kühlflüssigkeit durch jede der Walzen in Circulation versetzt werden kann, um sie kühl oder auf der erforderlichen Temperatur zu erhalten. Jede der hohlen Wellen B² ist mit einer Stopfbüchse d an jedem Ende versehen, mittelst welcher sie mit den Wasserein- und Austrittsröhren D D^l verbunden werden.

Das Ausgufsgefäfs C wird während des Giefsens durch geeignete Mittel oberhalb der Walzen B getragen, und zwar am besten durch Ständer C¹, die mit Stellschrauben C² ausgerüstet sind.

Das Ausgufsgefäfs C ist mit einem Hahn c zum Oeffnen und Schliefsen der Ausflufsöffnung versehen. Die hohlen Wellen JB² der Walzen sind sämmtlich mit einander gekuppelt, so dafs sie sä'mmflich mit derselben Umfangsgeschwindigkeit rotiren; die benutzte Kupplung kann aus Kegelrädern bestehen, wie bei B³ angedeutet. Zwei der Wellen B² sind auch durch Stirnräder B ⁴ gekuppelt. E ist die Triebwelle mit einem Zahnrad E¹, das mit einem Zahnrad E² auf einer der Wellen B² in Eingriff steht. Das Ausgufsgefäfs C ist mit einer Führung oder einem Schild C³ versehen, der bis nahe an die Berührungsstelle der Walzen herabreicht; dieser hat den Zweck, das Herumspritzen des Metalles zu Beginn des Giefsens zu ver- ' hindern.

Zur Ausführung der Arbeit kann man, wie ersichtlich, eine gröfsere oder geringere Anzahl von Walzen benutzen.

In der Modification Fig. 5 laufen beispielsweise drei Walzen BBB zusammen; ihre Arbeitsflächen oder Umfange sind derart gestaltet, dafs sie ein Winkeleisen erzeugen, und die Berührungs- oder Laufflächen b^v der drei Walzen sind derart angeordnet, dafs sie einen geschlossenen Kanal zwischen den Walzen bilden.

F, Fig. 4, zeigt ein zweites System von einander berührenden Walzen, die am besten direct unterhalb der Kühlwalzen B angeordnet sind; zwischen diesen geht die Stange χ nach dem Austritt zwischen den Walzen B hindurch; die Walzen F besitzen dieselbe Gestalt und Construction wie die Walzen B, sie sind hohl und · haben dieselbe Einrichtung, um Wasser durch sie hindurchzuleiten, so dafs sie sowohl als Kühlwalzen, als auch zum weiteren Auswalzen, Zusammenpressen und Ausfertigen der erzeugten Stange oder Schiene dienen. Die Walzen F können indessen von irgend einer bekannten oder gewöhnlichen Construction sein. Dieses Walzensystem F besteht ebenso wie das Walzensystem B aus vier mit einander laufenden Walzen.

G ist die gekrümmte Führung; dieselbe besteht aus einer Reihe von Walzen oder losen Rollen, die in einer Curve angeordnet sind und die Stange beim Austritt aus den Walzen F zu der horizontalen Walzenreihe H führen. Einige der Walzen H erhalten einen selbstständigen Antrieb und walzen die Stange oder Schiene weiter aus, oder richten sie, während sie dieselbe gleichzeitig weiter führen. Die gekrümmte Führung G gewährt der Stange oder Schiene auch ein gewisses Spiel zwischen den Kühlwalzen und den Walzen H H, um Geschwindigkeitsunterschiede oder allfälliges Gleiten zu compensiren.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Ein Walzwerk zur Herstellung von Metallstangen, Schienen u. s. w. aus flüssigem Metall, bestehend aus drei oder mehr das Kaliber bildenden Walzen B, welche gleich wie ihre durch Stopfbüchsen d mit Wasserzuführungsröhren D zusammenhangenden Wellen B² hohl sind und so durch einen durch fliefsenden Wasserstrom bei Bearbeitung des flüssigen Metalles abgekühlt werden, zu dem Zwecke, das letztere bei seinem Durchgange durch die Walzen rasch zum Erstarren zu bringen und dadurch eine bessere Verdichtung desselben zu erzielen. . ,

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.