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Verfahren und Einrichtung zum Gießen von Gußblöcken mit Handhabungszapfen
Bei der Handhabung von Gußblöcken entstehen Schwierigkeiten, wenn sie der Wirkung
senkrechter Hämmer oder Pressen ausgesetzt werden sollen. Um diese Schwierigkeiten
zu überwinden, sind Versuche angestellt worden, an die Oberseite des Gußblocks,
sobald er sich in der Gußform befindet, einen Ansatz, gewöhnlich Handhabungszapfen
genannt, anzuschweißen, an dem eine Tragstange angreifen kann; aber ein derartiges
Verfahren, den Handhabungszapfen zu befestigen, hat sich nicht als befriedigend
erwiesen und hat in manchen Fällen unter der Wirkung des Hammers oder der Presse
zu Bruch geführt.
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Andererseits ist es nicht ohne weiteres möglich, Handhabungszapfen
in einem Stück mit dem Hauptblock zu gießen. Die Verschiedenheit der Massen und
der Wärmekapazitäten des großen Hauptblocks und des kleinen Handhabungszapfens im
Verhältnis zu den diese umgebenden abkühlenden Flächen und Massen würde beim einstückigen
Gießen eines Gußblocks mit Handhabungszapfen ohne besondere Maßnahmen die gewöhnliche
und gleichmäßige Abkühlung des Hauptblocks störend verändern, derart, daß Gußspannungen
oder Sprünge und Unhomogenitäten durch Lunkerbildung oder Kristallabscheidung auftreten
und später zu Bruch führen könnten.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, Schwierigkeiten der angegebenen
Art zu beheben.
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Diesem Zweck entsprechend besteht die vorliegende Erfindung in Verfahren
zum Gießen von Blöcken, insbesondere von Stahlgußblöcken, mit einem oberen und/oder
unteren Handhabungszapfen einstückig mit dem Hauptgußblock, derart, daß die Abkühlung
des Hauptblocks im wesentlichen unabhängig von der Bildung des Handhabungszapfens
vor sich geht.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin, am Boden des Gußblocks
einen Handhabungszapfen dadurch auszubilden, daß in einem Abschreckboden eine Vertiefung
vorgesehen wird und in dieser Vertiefung ein Metallklotz oder mehrere angeordnet
werden und das geschmolzene Metall so eingegossen wird, daß es rings um diesen Metallklotz
oder diese Metallklötze in der Vertiefung
erstarrt, damit diese
einen Handhabungszapfen bilden und schließlich als wirksamer Teil des Abschreckbolzens
dienen.
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Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, an der Oberseite
des Gußblocks einen Handhabungszapfen dadurch auszubilden, daß eine zusätzliche
Gußform evakuiert wird, um das geschmolzene Metall aus der Hauptgußform in die zusätzliche
Gußform zu ziehen und so den Handhabungszapfen zu bilden.
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Die Erfindung besteht ferner in den Verfahren und den Vorrichtungen
zum Gießen von Gußblöcken, wie nachfolgend beschrieben.
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In den beiliegenden schematischen Zeichnungen zeigt: Fig. i im Schnitt
eine Seitenansicht einer Gußform, die mit einer Ausführungsform eines Hilfsabschreckblocks
innerhalb einer Vertiefung des Hauptabschreckbodens versehen ist, ° Fig. 2 im Schnitt
eine Seitenansicht einer abgeänderten Ausführungsform eines Hilfsabschreckblocks,
der außen mit Rippen ausgerüstet ist, und Fig.3 einen entsprechenden Querschnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4. und 5 eine Schnittansicht bzw. eine Draufsicht
einer weiteren abgeänderten Ausführungsform eines Hilfsabschreckblocks, die eine
Anzahl senkrechter Stangen umfaßt, und schließlich Fig.6 eine Schnittansicht einer
Ausführungsform einer Gußform, bei der der Handhabungszapfen mit Hilfe einer zusätzlichen
Gußform und unter Anwendung von Vakuum gebildet ist.
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Bei der Ausführung der Erfindung gemäß der einen in Fig. i dargestellten
Ausführungsform und ihrer Anwendung auf die Herstellung von Stahlgußblöcken besitzt
die Gußform a die allgemein bekannte Form, d. h. sie ist leicht konisch, während
ihre Querabmessungen größer als ihre Tiefe sind.
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Die Gußform ist mit einem abnehmbaren Deckel b versehen, der eine
mittlere Füllöffnung c, Ventilierungslöcher d und Brenner e besitzt, aus denen hocherhitzte
Gasströme austreten und die Oberfläche des geschmolzenen Metalls während des ganzen
Abkühlvorgangs bestreichen.
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Der Gußblock selbst ist mit dem Buchstaben f bezeichnet.
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Ein massiver Metallgrundblock von mehrfach so großem Gewicht als der
zu gießende Gußblock ist aus Teilen h aufgebaut gezeigt, wobei der mittlere Teil
i mit einer Vertiefung h ausgebildet ist, die vorzugsweise kreisförmigen Querschnitt
besitzt und sich leicht verjüngt. In der Vertiefung und auf ihrem Boden ruhend,
befindet sich ein Metallklotz m, der als Hilfsabschreckblock wirkt und dessen Volumen
sich etwa auf die Hälfte des Volumens der Vertiefung oder mehr belaufen kann.
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Gemäß der in Fig. i gezeigten Ausführungsform des Hilfsabschreckblocks
kann der Metallklotz als Hohlzylinder ausgebildet werden, der koaxial zu der Vertiefung
angeordnet ist und der Wände n besitzt, deren Dicke mit dem Durchmesser des axialen
Loches o vergleichbar ist, das sich nach unten nur über eine gewisse Entfernung
durch den Metallklotz erstreckt, um so eine Tasse zu bilden. Löcher r, die radial
von dem axialen Loch o durch die Wände, hindurchführen, sind vorgesehen, und diese
Anordnung trägt dazu bei, schädliches Spritzen zu verhindern. Die Wände sind nach
oben hin verjüngt, um einen plötzlichen Wechsel des Querschnitts im geschmolzenen
Metall, das den Handhabungszapfen bildet, zu verhindern, während die Außenseite
mit ringförmigen Zahnungen s o: dgl. versehen ist oder versehen werden kann, um
zu ihrer Befestigung an dem umgebenden Metall beizutragen, sobald es nach dem Eingießen
erstarrt.
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Gemäß einer abgeänderten Ausführungsform des Hilfsabschreckblocks
(s. Fig.2 und 3) erhalten die Zahnungen die Form von längslaufenden Rippen t.
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Diese dienen dem doppelten Zweck, nämlich einmal dazu, die Wärmeabgabe
des eingegossenen Metalls an den Hilfsabschreckblock durch Vergrößerung der Oberfläche
zu erhöhen, und weiterhin zur sicheren Verbindung des Hilfsblocks mit dem Handhabungszapfen,
-,vobei die Kanten der Rippen schnell infolge ihrer Form schmelzen.
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Gemäß der Ausführungsform nach Fig. ,4 und 5 besteht der Hilfsabschreckblock
aus einer Mehrzahl senkrechter Stahlstangen ii, die vorzugsweise verjüngt oder an
ihren oberen Enden zugespitzt und, wenn erwünscht, mit Höhlungen, Zahnungen o. dgl.
versehen sind, wobei diese Stangen symmetrisch auf einer geeigneten Grundplatte
v, die in dem Boden der Vertiefung angebracht ist, befestigt sind.
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Bei jeder der Ausführungsformen der beschriebenen Erfindung kann irgendeine
Verbindung vorgesehen werden, um eine Verschiebung des Metallklotzes in der Vertiefung
beim Eingießen zu verhindern.
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Sobald das geschmolzene Metall in die Gußform eingegossen wird, wird
bei Anordnungen der beschriebenen Art der Teil, der in die Vertiefung eintritt,
sehr schnell zur Erstarrung gebracht und durch die kalten Metallmassen, mit den
er in Berührung
kommt, gekühlt, so daß, sobald die Kühlung des Gußblocks
fortschreitet, die im wesentlichen waagerechte Lage der Isothermen nicht ungeeignet
gestört wird.
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Auf diese Weise wird ein Gußbloch hergestellt, der einen mit ihm aus
einem Stück bestehenden Handhabungszapfen w besitzt, wobei der ursprünglich in der
Vertiefung angeordnete Metallklotz m in den Handhabungszapfen eingebettet ist.
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Unter gewissen Bedingungen und besonders bei verhältnismäßig kleinen
Gußblöcken können die Metallklötze in der Vertiefung auf ein beliebiges Ausmaß herabgesetzt
oder sogar ganz weggelassen werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Handhabungszapfen
an der Oberseite des Gußblocks vorgesehen.
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Zu diesem Zweck (s. Fig. 6) ist eine zusätzliche Gußform x aus feuerfestem
Material, wie es z. B. bei Gefäßen zur Glasherstellung gebraucht wird, an der Oberseite
der Hauptgußform vorgesehen; diese Gußform hat die Form einer Taucherglocke und
ist mit einem abnehmbaren Deckel y ausgerüstet, an dem eine (nicht gezeichnete)
Vakuumpumpe angeschlossen ist oder werden kann.
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Nachdem die Gußform mit geschmolzenem Metall gefüllt ist, bis der
untere Rand der zusätzlichen Gußform in das Metall eintaucht, wird der Deckel wieder
aufgesetzt und die Stoßstelle N luftdicht gemacht. Man evakuiert dann entweder sofort
oder nach teilweiser Abkühlung, um so das geschmolzene Metall in die zusätzliche^Gußform
hinaufzuziehen. Sobald die Erstarrung beendet ist, ist auf diese Weise ein mit dem
Hauptgußblock aus einem Stück bestehender Handhabungszapfen geschaffen.
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Eine geeignete Vorrichtung zum Anzeigen des Flüssigkeitsspiegels kann
in der zusätzlichen Gußform angebracht werden, um einen Handhabungszapfen der erforderlichen
Länge zu erhalten.
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Statt dessen kann das Loch in dem Deckel y mit einem Rohr, das in
die zusätzliche Gußform hineinragt, ausgerüstet werden, das an seinem unteren Ende
verschlossen ist und in seinen Wänden Öffnungen besitzt. Sobald das Metall in der
-zusätzlichen Gußform den erforderlichen Flüssigkeitsspiegel erreicht hat, wird
sich das Rohr heben, da es auf denn geschmolzenen Metall schwimmt, und die Öffnungen
werden sich schließen, um so die Verbindung des Vakuums mit den zusätzlichen Gußformen
abzuschneiden.
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An Stelle der Evakuierung der zusätzlichen Gußform kann Druck auf
den äußeren Ring auf der Oberseite des geschmolzenen Metalls ausgeübt werden, um
es so in die zusätzliche Gußforrn heraüfzudrücken. In diesem Fall tnuß das Öl oder
die Gasflammen, die die obere Oberfläche des sich abkühlenden Gußblocks in geschmolzenem
Zustand halten, unter dem gewünschten Druck brennen, und zu diesem Zweck müssen
alle Ventilierungslöcher, Luft- oder Brennerlöcher gasdicht gemacht werden.
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Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar bei einem bekannten
Verfahren zum Gießen von Gußblöcken, bei dem die Gußform eine vergleichsweise geringe
Tiefe im Verhältnis zu ihren Ouerabmessungen besitzt und bei der das geschmolzene
Metall von unten durch einen massiven Abschreckboden gekühlt wird. Bei diesem Verfahren
lassen sich durch Vorwärrner der Wände der Gußform und durch Wärmezufuhr zu der
freien Oberfläche des geschmolzenen Metalls die Isothermen während des .ganzen Abkühlvorganges
im wesentlichen waagerecht halten, so daß ein Gußblock von großer physikalischer
und chemischer Homogenität hergestellt wird. Diese Vorteile bleiben auch beim Gießen
eines Gußblocks mit Handhabungszapfen unter Anwendung der Erfindung auf das eben
geschilderte Verfahren erhalten. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf
jenes Verfahren beschränkt.
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Es ist ferner ersichtlich, daß, «ährend die vorliegende Erfindung
im besonderen auf die Herstellung von Stahlgußblöcken anwendbar ist, sie in gewissen
Fällen auch für die Herstellung von Gußblöcken aus anderen Metallen von Nutzen sein
kann.