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Verfahren und Vorrichtung zur gleichzeitigen Entgasung mehrerer Metallbäder
in Kokillen durch eine Rüttelvorrichtung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Entgasung von in Kokillen gegossenen Metallbädern vermittels einer Rüttelvorrichtung.
Es ist an sich bereits bekannt, geschmolzenes Metall in der Gießform während des
Erstarrungsvorganges zu rütteln, damit die Lunkerbildung erschwert und die Entgasung
des Metallbades erleichtert wird.
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Es ist insbesondere auch eine Vorrichtung vorgeschlagen worden, bei
der mehrere Kokillen auf einem Wagen über eine Rüttelvorrichtung geschoben und alsdann
vom Beginn des Gießens an einer Rüttelung unterworfen @verden sollten.
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Gegenüber dem Bekannten unterscheidet sich die Erfindung dadurch,
daß mehrere Kokillenwagen gekuppelt oder ungekuppelt auf eine über eine Rüttelvorrichtung
angeordnete starre Plattform verfahren werden und hier gleichzeitig vom Beginn des
Eingießens des Metalls in die Blockform der Rüttelung unterzogen werden.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung beträgt der Hub der Rüttelvorrichtung
bei sechzig Aufundabbewegungen pro Minute 43 cm. Diese Schnelligkeit der
Rüttelbewegung und dieser Hub ergeben die beste Wirkung unter dem Gesichtspunkt,
daß das flüssige Metall in eine gleichmäßige kochende Bewegung kommen soll, ohne
jedoch zu spritzen und losgelöste Metallteilchen gegen die Wandung der Kokille zu
werfen. Diese dort erstarrenden Metallteilchen würden zur Schuppenbildung in dem
fertigen Block und deshalb zu Oberflächenfehlern im Werkstoff führen.
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Das angegebene Verhältnis zwischen der Zahl der Bewegungen und der
Hubgröße, welches die beste obere Grenze angibt, weist weiterhin den Vorteil auf,
daß die auf der Rüttelplattform befindlichen Blockwagen von den übrigen Wagen des
ganzen Zuges nicht losgekuppelt zu werden brauchen, weil die immer gleichmäßige
Rüttelung nur mit einem Hub erfolgt, welchem die Wagenkupplungen nachgehen können.
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Ferner kann die Vorrichtung gemäß der Erfindung direkt neben der Gießbühne
angeordnet werden, wodurch einerseits der Gießvorgang durch das Rüttelverfahren
selbst nicht gehindert und andererseits die Möglichkeit geschaffen wird, die Vorrichtung
gemäß der Erfindung in bestehende Gießereibetriebe einzubauen, ohne wesentliche
Umbauten vornehmen zu müssen.
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In der nachfolgenden Beschreibung ist die Erfindung an Hand der beigefügten
Zeichnungen beäspielsweiseerläutert, und zwar zeigt .Abb. i eine Draufsicht auf
die Rüttelplattform,
Abb.2 in vergrößertem Maßstabe einen Vertikalschnitt
nach 2-a der Abb. i, Abb. 3 einen Schnitt nach 3-3 der Abb. 2, Abb. 4. einen Schnitt
durch den Antrieb nach 4-4 der Abb. 2, Abb. 5 einen senkrechten Schnitt nach 5-5
der Abb. i, Abb.6 eine Seitenansicht nach 6-6 der Abb. 2, .
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Abb. 7 eine Ansicht der die Rüttelung vermittelnden Daumenscheibe.
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Anstatt der stationären Schienen, welche sich vor der Gießplattform
befinden, sind entsprechend lange Schienenstücke gemäß der Erfindung auf einer Plattform
A vor der Gießhalle angeordnet. Diese Plattform A wird der Rüttelung unterworfen,
während sich das Metall in flüssigem Zustand befindet. Die Blockwagen B haben die
gewöhnliche Form; die gleiche Anzahl von Wagen sind zu einem Wagenzug vereinigt.
Der gesamte Zug wurde von der Rüttelplattform getragen, auf welcher sich Schienenstücke
5 befinden. Die Gießformen C stehen auf den bekannten Bodenplatten D.
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Die Rüttelplattform besteht aus einem Gerüst von Fassoneisen, z. B.
Doppel-T-Trägern. Es sind zwei Hauptträger 2 vorgesehen, welche sich längs der Plattform
erstrecken und durch Quereisen 3 verstrebt sind, die mit den Hauptträgern durch
Nieten verbunden sind. Auf diesem Rahmengerüst befindet sich eine Stahlplatte 4
von genügender Dicke. Eine so konstruierte Plattform hat die nötige Festigkeit,
um die Last gleichmäßig zu verteilen. Die Träger 2 sind in der gewöhnlichen Schienenentfernung
voneinander montiert. In diesem Falle befinden sich die Schienen 5 direkt über denselben
und werden durch dieselben verstärkt. Wenn die Entfernung der Träger geringer ist
als die übliche Schienenweite, so werden Zusatzträger 6 vorgesehen, die mit den
Querstreben 3 vernietet und so angeordnet sind, daß sie sich direkt unter den Schienen
5 befinden. Fest mit den Flanschen der Hauptträger 2 verbunden und so weit voneinander
entfernt, daß eine gleichmäßige Lastverteilung verbürgt ist, sind Bügel ? angeordnet,
welche einen Lagersitz für die Gleitführung 8 haben, die durch das Loch g ausgewechselt
werden kann. Die Rüttelplattform ruht unter Zuhilfenahme der Bügel 7 auf den Rüttelelementen
io, welche zweckmäßigerweise aus Manganstahl gemacht und so ausgebildet sind, daß
sie der Plattform einen Aufundabwärtsstoß erteilen. Die Rüttelelemente io haben
diametral gegenüberliegende Nasen i i, welche die Plattform bei jeder Umdrehung
der Rüttelelemente einmal nach oben stoßen und nach unten fallen lassen. Bei der
vorliegenden Ausführungsform ist 1/12 einer Umdrehung für jeden der beiden Stöße
notwendig und 5%e einer Umdrehung ist für Schwungradausgleich verfügbar.
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Das in Abb.7 dargestellte Rüttelelement hat eine derartige Ausbildung,
daß die Entfernung x zwischen der gestrichelten Linie und dem äußersten Punkte der
Nase y 1,3 cm ist. Die Linien Z sind, um 6o° gegeneinander versetzt, Kreistangenten.
Der Punkt y ist dort abgerundet, wo sich die- Tangenten Z überschneiden.
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Ein solches Rüttelelement stellt eine solche Geschwindigkeit ein,
daß ein schwerer, langsamer Schlag in jeder Richtung bewirkt wird.
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Die Rüttelelemente sitzen lose auf viereckigen Teilen der Wellen 13
zwischen den Lagerbüchsen 16. Die Wellen 13 bestehen vorzugsweise aus Chromvanadium-
oder anderem Edelstahl. Die aus Schmiedestahl bestehende Wurmradnabe 17 ist auf
.der Welle 13 ungefähr in der Mitte zwischen den Rüttelelementen montiert und ist
mit Lappen 18 zwecks Einstellung des Wurmradsternes 1g versehen. Zu diesem Zwecke
sind Gewindebolzen 2o vorgesehen, die mit den Lappen 2i des Sternes ig in Eingriff
stehen und an ihren Enden auf die Lappen 18 wirken. Die Einstellung des Wurmrades
hat den Zweck, eine gleichmäßige Arbeit der Rüttelelemente zu sichern. Die Lagerbüchsen
16 sind aus Bronze und in Lagern 161 gelagert, die aus Gußstahl sind. Diese bilden
die Lagerelemente für die Bügel 7 und die Schmierbüchsen für die Rüttelelemente
io. Die Lager i9 sind auf dem Zementfundament 40 verankert.
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Wurmrad und Wurmwelle 41 befinden sich in einem dreiteiligen Gehäuse
32, das aus Gußstahl besteht. Die Teilung in drei Abschnitte 23, 24 und 25 hat den
Zweck, die Welle 13 oder die Antriebswelle 26 entfernen zu können, auf welcher das
Wurmrad befestigt ist. Der Tei125 ist mit den Fundamenten verbunden. Zahnrad z7
ist auf der Welle 26 derart befestigt, daß die Last gleichmäßig nach beiden Seiten
verteilt wird und Torsionsbeanspruchungen nach Möglichlezit reduziert werden. Die
Wurmräder und -wellen sind auf beiden Seiten des Motors angeordnet, wodurch der
vertikalen Rüttelbewegung eine Gleichmäßigkeit gesichert ist. Zahnrad 27 ist in
Eingriff mit Zahnrad 28, welches auf der Welle 29 des Motors 15 sitzt und an dessen
anderem Ende sich das Schwungrad 12 befindet. Nasenlöcher 30 sind vorgesehen,
um Zugang zum Motor und zum Antrieb zu haben. Handgriffe 31 dienen dazu, um eine
schnelle Entfernung der gesamten Plattforen zu ermöglichen; ein Schutzgehäuse 32
umgibt die Getriebe 27 und. 28.
Sobald sich der Wagenzug mit den
leeren Gußformen auf der Schüttelplattform A befindet, wird der Motor 15 angelassen
und mit der Rüttelbewegung begonnen, die unter Anwendung von sechzig Aufundabwärtsstößen
pro Minute so lange fortgesetzt ist, bis der letzte Block gegossen ist, was gewöhnlich
30 Minuten dauert. Die Gase und Schlackeneinflüsse des Metalls gelangen nach
oben und werden entfernt, wobei eine Dichtung von etwa 7 bis 12 % Gewicht des umgerüttelten
Blockes erzielt wird.
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Bei nach gewöhnlichen Gießverfahren hergestellten Blöcken wird außerordentlich
schnell in Berührung eine dünne Haut mit den verhältnismäßig kalten Kokillenwänden
gebildet, und da das noch geschmolzene Innere von dieser Haut wegschrumpft, so bildet
sich unter der Oberfläche des Blockes ein schwammiger, mit Hohlräumen durchsetzter
Teil, der sich ein beträchtliches Stück nach dem dichter werdenden Blockgefüge hin
erstreckt.
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Eine solche dünne Haut kann sich nicht bei einem Block bilden, der
gemäß der Erfindung hergestellt ist, weil das Metall ständig in Bewegung erhalten
wird. An die Stelle einer dünnen Haut tritt eine solche von erheblicher Dicke und
großer Dichtigkeit.
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Wenn ein gewöhnlicher Block ausgewalzt wird, dann führt die dünne
Außenschicht zu Unregelmäßigkeiten und Rissen der Oberfläche, während die dickeAußenschicht
des gemäß der Erfindung hergestellten Blockes eine gleichmäßige Oberfläche des gewalzten
Materials verbürgt.
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Wenn ein Block, der nach den bisherigen Methoden hergestellt ist,
gewalzt ist, so muß er einer Nachwalzung von zwei bis drei Stichen in einem Glättwalzwerk
unterworfen werden, was im vorliegenden Falle wegfällt. Hohlräume, welche sich evtl.
auch hier einstellen, sind frei von Schlacke oder nichtmetallischen Einschlüssen
und befinden sich in den tieferen Partien des Blockes. Der gewöhnliche, ohne Rüttelung
hergestellte Block hat nicht nur viel mehr Hohlräume, sondern dieselben enthalten
nichtmetallische Einschlüsse, insbesondere in den unteren Blockteilen.
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Analytische Untersuchungen haben ergeben, daß unerwünschte Elemente,
wie Kohlenstoff, Schwefel usw., sich zumeist in den oberen Teilen des Blockes sammeln.
Da nun das Schlakkenvolumen in den .oberen Teilen des Blockes hier mindestens fünf-'oder
sechsmal so groß ist wie bei normalen Blöcken, so wird der Gesamtgehalt an Schwefel
erheblich reduziert. Die Erfindung erweist sich somit als von erheblichen' Vorteilen
begleitet. Die physikalischen Eigenschaften der Bleche, die aus gerüttelten Blöcken
hergestellt sind, zeigen Verbesserungen, insbesondere mit Bezug auf die Biegsamkeit,
und eignen sich daher insbesondere zur Herstellung von Karosserieblechen. Ein Stahl
mit einer Zusammensetzung von ungefähr o,11 0f0 Kohlenstoff, 0,46 bis o,48 Mangan,
0,24 bis 0,31 °/o Schwefel und o,o1 bis 0,48 % Phosphor wurde in der Elastizitätsgrenze
von 184o kg auf 2o65 kg verbessert, und die Festigkeit stieg von 2c930 kg auf 3345
kg. Die Biegfähigkeit, in der Olsenmaschine geprüft, ergab beim normalen Stahl 39o
bis 404, bei einem gemäß der Erfindung behandelten 430 bis 440.
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Nach erfolgter Vergießung wird der Wagenzug in gewöhnlicher Weise
entfernt. Natürlich können anstatt eines Wagenzuges auch,einzelne Wagen in der beschriebenen
Weise behandelt werden.