-
Gießform zum Herstellen von Ingots Die Erfindung bezieht sich auf
die Herstellung von Ingots oder Gußstücken aus Metall und besteht in einer verbesserten
Gießform für das Gießverfahren nach Patent 557464, bei welchem während des Gießvorgangs
in den Raum, der sich zwischen der Innenwandung der Form und dem erstarrenden Gußstück
bildet, ein flüssiges Metall oder eine flüssige Metallegierung eingeführt wird,
deren Schmelzpunkt niedriger ist als der des zu vergießenden Metalls.
-
Gemäß der Erfindung sind in der Wandung der Gießform ein oder mehrere
Hohlräume vorgesehen, in welche ein flüssiger Stoff, wie z. B. ein Metall, eine
Metallegierung oder ein Salz, deren Schmelzpunkt niedriger ist als der des zu vergießenden
Metalls, regelbar-hinein- bzw. herausgelassen wird und die Wärmeleitfähigkeit der
verschiedenen Teile der Formwandung zu verändern und dadurch die Kühlwirkung auf
das Gußstück während und nach dem Gießvorgang beliebig zu regeln.
-
Es ist eine Gießform zum Vergießen insbesondere solcher Metalle, die,
wie z. B. Aluminium, bei der Verfestigung ein stark verkleinertes Volumen einnehmen,
bekannt, bei welcher in der Formwandung Hohlräume (Taschen) vorgesehen sind, die
eine feste Füllmasse enthalten, deren Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes
des Gußmetalls liegt. Bei der bekannten Gießform handelt es sich darum, unterAusnutzung
der gebundenen Schmelzwärme der während des Gießvorgangs flüssig werdenden Füllmasse
die Temperatur der Formwandung während der 'Verfestigung des Gußstücks einigermaßen
unveränderlich zu erhalten.
-
Weiterhin ist eine Gießform bekannt, in deren Wand eine oder. mehrere
Reihen von Löchern vorgesehen sind, welche am unteren Teil der Wand mit einem gut
wärmeleitenden festen Stoff, wie z. B. Kupfer, angefüllt sein können.
-
Schließlich -ist auch eine zur Herstellung von Metallröhren nach dem
Schleudergußverfahren dienende Form bekannt, welche aus einem die eigentliche Form
bildenden dünnwandigen Innenzylinder und einem als Mantel dienenden starkwandigen
Außenzylinder gebildet wird. In dem zwischen diesen beiden Zylindern verbleibenden
Raum ist eine Füllmasse, wie Blei, vorgesehen, die vor Beginn. des Gießvorgangs
in flüssigen Zustand gebracht wird. Die Füllmasse, die den Raum
zwischen
den Zylindern dauernd völlig ausfüllt, hat den Zweck, einerseits als federnder Puffer
zwischen den Zylindern zu dienen und andererseits einen gleichförmigen Wärmeaustausch
zwischen dem Innenzylinder und dem Außenzylinder zu ermöglichen.
-
Die bei der Gießform gemäß der Erfindung. in der Wandung vorgesehenen
Hohlräume, in welche der flüssige Stoff in regelbarer Weise herein- und herausgelassen
wird, können z. B. dadurch gebildet werden, daß die Seitenwand der Form aus zwei
oder' mehreren mit gemeinsamem Mittelpunkt im Abstand voneinander liegenden Teilen
besteht, welche sich über die ganze Höhe der Seitenwand bzw. über einen Teil von
ihr erstreckende Hohlräume bilden. Dabei können die einzelnen Teile der Seitenwand
der Form aus verschiedenen metallenen Werkstoffen bestehen.
-
Die Anordnung der Hohlräume kann so getroffen sein, daß sie untereinander
und bzw. oder mit dem Innern der Form in Verbindung stehen, so daß der flüssige
Stoff einem der Hohlräume zugeführt und von dort aus zu den anderen Hohlräumen gelangen
kann. Die Verbindung der Hohlräume mit dem Innern der Form kann z. B. über ein teilweise
außerhalb der Form angeordnetes Rohr erfolgen.
-
Die Einrichtung zum Einführen des flüssigen Stoffs in die Hohlräume
der Form kann beliebiger Art sein. Eine Einrichtung, die bei Verwendung eines flüssigen
Metalls geeignet ist, ist z. B. in der zu dem Hauptpatent gehörigen Patentschrift
557 464 angegeben.
-
Sind in der Formwand mehrere Hohlräume vorgesehen, so kann z. B. in
einen Hohlraum ein flüssiges Metall und in die anderen Hohlräume ein flüssiges Salz
eingeführt werden; es kann aber auch allen Hohlräumen der gleiche Stoff zugeführt
werden. Das Einlassen bzw. Herauslassen des flüssigen Stoffs kann für die verschiedenen
Hohlräume der Form unabhängig voneinander geregelt werden.
-
Die Wärmeleitfähigkeit der verschiedenen Teile der Formwand kann,
wenn sich in ihnen kein flüssiger Stoff befindet, außerdem dadurch geregelt werden,
daß man .den Hohlraum oder die Hohlräume in der Formwand durch einen nachgiebigen
Füllstoff, z. B. Asbest oder ein anderes feuerfestes Material, unterteilt. Hierzu
kann vorteilhaft auch dünnes Wellblech mit senkrecht verlaufenden Wellen oder Wellblech
mit waagerecht verlaufenden Wellen verwendet werden, wobei in dem letzteren Fall
gelochtes Metall verwendet wird, um ein ungehindertes Ein- und Ausfließen des flüssigen
Stoffs zu ermöglichen.
-
In der Zeichnung sind einige Ausführungsformen der Gießform nach der
Erfindung beispielsweise dargestellt. Die Abb. i, 2 und 3 zeigen drei verschiedene
Arten von Ingotgießformen nach der Erfindung im Schnitt.
-
Abb. 4 ist ein Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform
einer Gießform für Ingots gemäß der Erfindung.
-
Abb.5 ist ein Querschnitt durch die in Fig. 4 dargestellte Gießform
nach der Linie A-A der Fig.4.
-
Abb.6 ist ein Schnitt durch den unteren Teil der in Abb.4 dargestellten
Gießform nach der Linie B-B der Abb. 5.
-
Abb. 7 ist ein Teilschnitt der Linie C-C der Abb. 5.
-
In Abb. i ist eine Gießform dargestellt, deren Wandung aus einem mit
dem Boden io verbundenen äußeren Teil i aus Gußstahl und einem inneren Teil e aus
Gußeisen besteht, der von dem Wandteil i in geringem Abstand gehalten ist, um einen
ringförmigen Hohlraum 3 entstehen zu lassen. Durch einen Kopfteil 4 aus feuerfestem
Stoff hindurch erfolgt die Zuführung des zu gießenden Metalls. Wenn das Metall in
die Form gegossen worden ist, bildet sich beim Erstarren des Ingots5 zwischen seiner
Oberfläche und der Innenfläche des Wandteils :2 ein Raum 6, in welchen ein flüssiger
Stoff, z. B. ein Metall, wie Blei, eine Metallegierung oder ein Salz, deren Schmelzpunkt
niedriger ist als der des zu vergießenden Metalls, in an sich bekannter Weise durch
einen Einlaß 7 in dem Formboden io eingelassen werden kann, um den Raum 6 ganz oder
teilweise auszufüllen. Ein anderer Eimaß 7' kann vorgesehen sein, um den gleichen
oder einen anderen Stoff in den Hohlraum 3 eintreten zu lassen. Die beiden Räume
3 und 6 können auch in der Nähe ihrer unteren Enden miteinander verbunden sein,
beispielsweise mit Hilfe eines Rohres, das mit einem Ventil versehen sein kann,
so daß die Höhe des betreffenden Stoffes, die in jedem Raum erreicht wird, in jedem
gewünschten Grade getrennt geregelt werden kann.
-
Bei der in Abb.2 dargestellten Ausführungsform ist der Hohlraum 3
zwischen einem inneren Wandteile aus Gußeisen und einem äußeren Wandteil ja aus
Gußstahl nur in dem oberen Teil der Form vorgesehen, während der mit dem Boden io
verbundene untere Teil i der Form ganz aus Gußstahl hergestellt ist. Der innere
Wandteile ruht auf einer Schulter des unteren Teils der Form, während sich der äußere
Wandteil ja auf einen nach außen ragenden Flansch 8 des Unterteils der Form abstützt.
Ein Einlaß 7 steht mit dem Innern der Form in Verbindung, und es kann ein weiterer
Einlaß 7' für den ringförmigen Hohlraum 3 vorgesehen sein. Dieser Hohlraum 3 kann
aber auch über einen Durchlaß mit dem Innern der Form in
Verbindung
stehen, wie dies nachstehend an Hand der Abb. 3 beschrieben ist.
-
Bei der in Abb.3 dargestellten Ausführungsform ist ein Zwischenfutter
9, das beispielsweise aus Gußeisen bestehen kann, zwischen der Innenwand 2 aus Gußstahl,
die mit dem Boden io ein Ganzes bildet; und dem äußeren Wandteil ja vorgesehen.
Das Futter9 und der Wandteil ja ruhen auf einem nach außen ragenden Flansch 8 des
Formunterteils und sind so in Abstand voneinander gehalten, daß ringförmige Hohlräume
3 und 3a entstehen. Wie bei ,der Ausführungsform nach Abb. 2 ist auch hier ein Einlaß
7 vorgesehen, der mit dem Innern der Form in Verbindung steht; besondere Einlässe
7' und 7'a können für die ringförmigen Hohlräume 3 und 3`
zwischen dem Zwischenfutter
9 und der Innenwand 2 bzw. der Außenwand ja vorgesehen sein. Gewünschtenfalls können
die Hohlräume 3 und 3a durch regelbare Durchlässe miteinander verbunden sein, so
daß der Spiegel des betreffenden Stoffes, der in die Hohlräume eingeführt wird,
in der nachstehend beschriebenen Weise geregelt werden kann.
-
Die in den Abb. q., 5, 6 und 7 dargestellte Ausführungsform der Gießform
dient zur Herstellung zylindrischer Ingots. Ihre Wandung besteht im wesentlichen
aus zwei Zylindern mit gemeinsamem Mittelpunkt, nämlich einem inneren Zylinder 2
aus Gußeisen und einem äußeren Zylinder i aus Gußstahl, die auf einer Sohlplatte
io ruhen und an dieser befestigt sind. In Abb. 7 ist der äußere Zylinder i an der
Sohlpatte io mit Hilfe von sechs Schäkeln ii befestigt, die in Knaggen 24 eingreifen,
die an dem unteren Ende des Zylinders i gebildet sind. In Abb. q. ist der innere
Zylinder 2 an der Sohlplatte io mit Hilfe von sechs Stäben 12 verankert, die in
Ohren 13 in der Sohlplatte io eingreifen und durch Löcher in einer auf dem oberen
Rand des Zylinders 2 ruhenden Befestigungsplatte 1q. hindurchgreifen. Zwischen den
Köpfen der Stangen 12 und den Ohren 13 der Sohlplatte sind starke Federn 15 eingeschaltet,
die eine Ausdehnung des inneren Zylinders 2 dadurch zulassen, daß sie stärker zusammengepreßt
werden, wenn sich der Zylinder infolge der Hitze ausdehnt.
-
Der Hohlraum 3 zwischen dem inneren Zylinder 2 und dem äußeren Zylinder
i enthält senkrecht eingesetzte Streifen 16 aus Wellblech, z. B. gewelltem Eisenblech.
Die Wellblechstreifen 16 unterstützen die Isolierung des äußeren Zylinders i von
dem inneren Zylinder2 und verhindern durch ihre waagerecht herumlaufenden Wellen
das Umlaufen von Luftströmen in dem Hohlraum 3. Zwischen den einzelnen Streifen
16 sind jedoch senkrechte Kanäle belassen, um das Hinein- bzw. Herauslassen des
flüssigen Stoffs inden Hohlraum 3 bzw. aus diesem heraus zu erleichtern. Auf der
Platte 1q. ist ein Kopfteil q. aus einem Mantel 25 aus Gußeisen oder -Stahl und
einer feuerfesten- Auskleidung 26 angeordnet.
-
Wie aus den Abb. 5 und 6 hervorgeht, ist in dem Formboden io ein Einlaß
7 vorgesehen, der mit dem Innern der Form in Verbindung steht. Dieser Einlaß dient
zum Einbringen und Herauslassen des flüssigen Stoffs. Wird für den flüssigen Stoff
Blei verwendet, so kann der Einlaß 7 mit einem Schmelzkessel für Blei verbunden
sein,- von dem aus das Blei unter Druck in die Form gedrückt werden kann. Der Einlaß
7 kann -in bekannter Weise elektrisch geheizt werden, um das Blei erforderlichenfalls
in geschmolzenem Zustand zu erhalten.
-
Ein außerhalb der Form angeordnetes Rohr 17 steht an seinem einen
Ende über einen Einlaß i9 mit dem Hohlraum 3 zwischen dem inneren Zylinder 2 und
dem äußeren Zylinder i und an seinem anderen Ende über einen Einlaß 2o mit dem Innern
der Form in Verbindung. Das Rohr 17 kann elektrisch geheizt werden. Die Zuführungsleitung
für den elektrischen Strom zum Heizen des Rohres -17 ist mit 18 bezeichnet.
-
Anstatt das Blei in" flüssiger Form von außen her in die Form zu bringen,
kann man das Blei auch vor Beginn des Gießvorgangs in festem Zustand innerhalb der
Form anordnen. So kann z. B. ein Körper 28 aus Blei, dessen Menge genügt, um im
flüssigen Zustand den zwischen dem Ingot 5 und dem inneren Zylinder 2 beim Erstarren
des Ingots entstehenden Raum auszufüllen und um den Ingot eben schwimmen zu lassen,
vor Beginn des Gießvorgangs in eine Vertiefung 27 gelegt werden, die in dem Boden
ro der Form vorgesehen ist. Dieser Bleikörper 28 wird vor der unmittelbaren
Einwirkung des einzugießenden Metalls durch ein Stahlblech 2i geschützt, welches
die Oberfläche des Bleikörpers 28 bedeckt. -Eine Stahlplatte 22 ist auf den mittleren
Teil des Bleches 21 gelegt, um es während des Gießens vor dem Strahl des zu gießenden
Metalls zu schützen.
-
Ehe der Gießvorgang beginnt, wird das Rohr 17, welches das Innere
der Form mit dem Hohlraum 3 verbindet; kühl gehalten, so daß das darin befindliche
Blei in fester Form erhalten und ein Durchfluß durch das Rohr verhindert wird. Ist
das Metall (Stahl) in die Form eirfgegossen, so schmilzt der Bleikörper 28; und
das geschmolzene Blei steigt in dem Raum hoch, der zwischen dem Ingot und der Form
infolge der Zusammenziehung des Ingots und bzw. oder der Ausdehnung der Form entsteht.
Es stützt auf .diese Weise die entstandene Haut des Ingots und gestattet
gleichzeitig,
daß die Wärme des Ingots rasch auf den Innenzylinder 2 der Form übertragen wird.
Wegen der verschiedenen Dichten von Stahl und Blei steigt - das letztere in dem
Raum bis zu einerHöhe, die etwa das o,7fache der Höhe des Stahlingots ausmacht.
Die Abmessungen des Innenzylinders :2 der Formwand sind so gewählt, daß diese Höhe
zum Festwerden einer genügend starken Ingothaut ausreicht; ist dieser Zustand erreicht,
so wird das Blei durch den Einlaß 7 aus dem Raum zwischen dem Ingot und dem Zylinder
2 herausgelassen und in den Bleischmelzkessel zurückgeführt. Ist die Form auf diese
Weise entleert, so sinkt der Ingot, der bis dahin auf dem flüssigen Blei schwimmend
gehalten wurde, auf den Boden io der Form, und es entsteht infolgedessen ein Zwischenraum
am oberen Ende.der Form zwischen dem konischen Teil am oberen Ende des Ingots und
dem konischen Teil des feuerfesten Aufsatzes q.. Der breite Luftspalt, der auf diese
Weise entsteht, wirkt als ein Wärmeisolator und verzögert die weitere Abkühlung
des oberen Endes des Ingots.
-
Der Ingot 5 kann nun von unten nach oben mit einer geeigneten Geschwindigkeit
dadurch langsam abgekühlt werden, daß Blei aus dem Bleikessel in die Form eingelassen
wird. Wird dann das Verbindungsrohr 17 erwärmt, so wird das Innere der Form mit
dem Hohlraum 3 in Verbindung gebracht, so daß das flüssige . Blei in dem Hohlraum
3 und dem Zwischenraum zwischen dem Ingot und dem Zylinder 2 gleichmäßig hochsteigt.
Dadurch wird eine Brücke zur Ableitung der Wärme von dem inneren Zylinder 2, dessen
Temperatur hoch ist, zu dem äußeren Zylinder i, der verhältnismäßig kühl ist, und
ebenso eine Brücke zur Ableitung der Wärme von dem Ingot 5 zu dem Innenzylinder
2 geschaffen. Auf diese Weise wird die Wärme verhältnismäßig rasch von dem Ingot
auf die äußere Wand i der Form übertragen, und zwar vom Boden bis zu der Stelle,
bis zu welcher das Blei in den Hohlräumen reicht. Oberhalb ,fieser Stelle erfolgt
die Wärmeübertragung zunächst verhältnismäßig langsam, und zwar auf Grund der hohen
Temperatur des Innenzylinders 2, der seine Wärme wegen des nicht mit Blei ausgefüllten
oberen Teils des Hohlraums 3 nicht so rasch an den Außenzylinder i der Formwand
abgeben kann, und auf Grund des Vorhandenseins des Zwischenraums zwischen dem Ingot
5 und dem Innenzylinder 2. Die Erstarrung des Ingots erfolgt daher nach oben eher
als nach innen. Hat das Blei einen genügend hohen Stand erreicht, so wird es aus
beiden Hohlräumen in den Vorratsbehälter abgelassen.