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Mehrteilige Bodenplatte für am Boden offene Kokillen Beim Gießen von
Stahl werden Kokillen benutzt, die am Boden offen sind und auf eine Bodenplatte
aufgestellt werden. Die bisher gebräuchlichen Bodenplatten bestehen aus einem Stück.
Wird. der flüssige Stahl eingegossen, so werden die mit dem Stahl in Berührung kommenden
Teile der Bodenplatte starken Beanspruchungen ausgesetzt, da sich diese Teile sehr
erhitzen und demgemäß ausdehnen.
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Um die auf die Bodenplatte übertragene Wärme möglichst schnell abzuleiten,
ist es daher bereits bekamzt, die Platten aus Kupfer herzustellen. Aber auch dann
ergeben sich noch starke Unzuträglichkeiten, insbesondere wenn die Platten größere
Abmessungen aufweisen. Die mit dem flüssigen Stahl in Berührung kommende Schicht
der Bodenplatte dehnt sich stark aus, während die umgebenden und unmittelbar darunterliegenden
Teile kühler bleiben. Die Bodenplatte dehnt sich also in den verschiedenen Schichten
verschieden stark aus. Der sich ausdehnende Teil wölbt sich gewöhnlich nach oben,
d. h. zwischen den einzelnen Schichten treten sehr starke Spannungen auf, die zu
Rissen in der Oberfläche führen. Durch die starken gegeneinanderwirkenden Kräfte
werden die Spalten und Risse-allmählich immer größer und schließlich so groß, daß
der eingegossene Stahl auch in die Risse eintritt, so daß dann der gegossene Block
an der Bodenplatte hängenbleibt. Es ist das Ziel der Erfindung, diese Unzuträglichkeiten
zu vermeiden.
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Gemäß der Erfindung besteht derjenige Teil der Bodenplatte, welcher
den Boden einer Kokille abschließt, aus einzelnen Stükken, die durch von der Oberseite
bis nach unten durchlaufende Fugen getrennt und durch Haltevorrichtungen zusammengehalten
sind. Die Fugen werden entweder so breit gewählt, daß sich die einzelnen Stücke
der Bodenplatte genügend ausdehnen können, ohne daß die schädlichen Spannungen entstehen,
oder aber es können bei ganz engen Fugen Vorrichtungen vorgesehen sein, die ein
Verschieben der Teile senkrecht zu den Fugen ermöglichen, wenn beim Gießen die Ausdehnung
erfolgt. Kleine Fugen entstehen, wenn die einzelnen Stücke der Bodenplatte mit flachen
parallelen Flächen aneinander anliegen. Breitere, also etwa offene Fugen werden
dadurch gebildet, daß die einzelnen Stücke seitlich im oberen Teil abgeschrägt oder
abgesetzt sind, so daß die Fugen im kalten Zustand der Bodenplatte von der Oberfläche
aus bis zu einer gewissen Tiefe offen sind. Durch Abschrägung entstehen im Querschnitt
keilförmige
Fugen. Die am heißesten werdenden Stellen der Bodenplatte, nämlich unmittelbar an
der Oberfläche, haben also den meisten Platz für den Ausdehnungsvorgang, während
die tieferen Schichten, die nicht so heiß werden, dementsprechend weniger Platz
zum Ausdehnen vorfinden.
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Es ist an sich bekannt, eine Bodenplatte mehrteilig herzustellen,
und zwar ist eine einfache Grundplatte für eine Anzahl von Kokillen vorgeschlagen
worden, wobei sich die Platte aus einer Anzahl von Abschnitten zusammensetzt, die
annähernd der Zahl der zu tragenden Gießformen entspricht. Die erwähnten Abschnitte
sind lösbar miteinander verbunden, so daß ein abgenutzter oder beschädigter Abschnitt
durch einen neuen Abschnitt ersetzt werden kann, ohne die ganze Platte außer Betrieb
zu setzen. Bei dieser Anordnung ist der Gedanke der vorliegenden Erfindung nicht
verwirklicht, denn hierzu ist es erforderlich, daß der den Boden einer Kokille abschließende
Teil der Platte aus einer Mehrzahl von Stücken besteht.
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Es entspricht dem Wesen der Erfindung, daß zweckmäßig für eine gute
Luftkühlung der einzelnen Stücke der Bodenplatte gesorgt wird. Zu diesem Zweck wird
zwischen dem Rahmen und den Außenwänden der zusammengesetzten Stücke Spiel belassen.
Es kann auch der Rahmen an den Seitenflächen und am Boden Luftöffnungen aufweisen.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Abb. i zeigt in Aufsicht eine Ausführung mit offenen Fugen, Abb. 2
teilweise eine Seitenansicht, teilweise einen Längsschnitt nach der Linie 2-7-der
Abb. i.
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Abb. 3 zeigt - ähnlich wie Abb. i - eine Aufsicht auf eine Ausführungsform
mit geschlossenen Fugen, Abb. q. in vergrößertem Maßstabe teilweise eine Seitenansicht
und teilweise einen Längsschnitt nach der Linie 4-4 der Abb. 3.
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Abb. 5 veranschaulicht eine Aufsicht auf eine weitere Ausführung mit
Luftkühlung, Abb. 6 teilweise eine Seitenansicht und teilweise einen Längsschnitt
nach der Linie 6-6 der Abb. 5, Abb. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 der Abb.
5.
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Abb. 8 stellt eine Ausführung für zwei Formen dar.
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Abb.9 zeigt in Aufsicht eine Platte, die aus würfelförmigen Stücken
gebildet ist, Abb. io dazu eine schaubildliche Darstellung eines Würfels.
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Abb. i i und 12 stellen in Aufsicht und Querschnitt eine ringförmige
Bodenplatte dar. Bei der Ausführung nach Abb. i und 2 sind einzelne Stücke 2o in
einem Rahmen 2i angeordnet, der Seitenwände 22 und 23 und einen Boden 24 besitzt.
Der Rahmen kann so bemessen sein, daß die Stücke 2o bequem hineinpassen und Seite
an Seite liegen. Zweckmäßig werden der Rahmen aus Gußeisen und die einzelnen Stücke
2o aus Kupferoder einer Kupferlegierung hergestellt.
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Es ist neuerdings möglich, Kupfer in senkrechten Formen von im Verhältnis
zum Querschnitt großer Höhe zu gießen, wobei die Gußstücke von einem Ende zum anderen
im wesentlichen gleichen Querschnitt haben. Diese Gußstücke können genügend genau
gegossen werden, so daß sie die Stücke der Bodenplatte bilden können, nachdem nur
die oberen Enden abgeschnitten worden sind; sie werden dann hochkant in den Rahmen
gesetzt, wobei die Dicke des Gußstückes der Tiefe der Bodenplatte entspricht.
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Unter Umständen können diese Kupferstücke 20 in der Mitte dicker sein
als an den Enden bzw_ den Kanten, so daß zwischen den einzelnen Stücken 2o an der
oberen, die Kokille tragenden Seite Fugen 26 entstehen. Wenn auch die unteren Enden
entsprechend ausgebildet sind, können die einzelnen Stücke 2o auch umgedreht werden,
wenn die eine Seite abgenutzt ist. So läßt sich die Lebensdauer wesentlich verlängern.
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Wenn die einzelnen Stücke 20 nach Abb. i und 2 nach oben verjüngt
ausgebildet sind, so daß offene Fugen entstehen, die sich von der die Form tragenden
Fläche ein beträchtliches Stück nach unten erstrecken, können die Stücke durch Keile
aus Gußeisen oder Stahl zusammengehalten werden, also durch Mittel, die im wesentlichen
unnachgiebig sind, da die offenen Fugen die nötige Ausdehnungsmöglichkeit gewährleisten.
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Die Breite der Fugen ist in den Abb. i und 2 etwas übertrieben; sie
brauchen nur so breit zu sein, daß sich die oberen Regionen der Stücke 2o beim Gießen
genügend ausdehnen können. Die hierzu erforderliche Breite ist nicht so groß, daß
etwa geschmolzener Stahl beim Gießen eindriiZgen könnte. Falls notwendig, können
aber die Fugen auch mit Ton o. dgl. gefüllt werden, oder es kann auf die Oberseite
der Bodenplatte eine dünne Tonschicht aufgebracht werden, die genügend nachgiebig
ist, .um die Bewegung der Stücke 2o nicht zu behindern, aber eine sichere Abdichtung
der Fugen ergibt.
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In den Abb. i und 2 ist der untere Teil einer Form 28 mit Wänden 27
auf der Bodenplatte angedeutet. Wenn in die Form geschmolzenes Metall gegossen wird,
dann wird der darunterliegende Teil der Bodenplatte schnell erhitzt, so daß die
obere Fläche der Stücke 20 sich ausdehnt und dicker bzw. breiter
wird.
Hierdurch werden jedoch nur die offenen Fugen 26 geschlossen, bis die örtliche Temperatur
durch Ableitung der Wärme an die benachbarten und darunterliegenden Massen, aber
auch durch Strahlung geringer geworden i$t. Die Höhe der Bodenplatte soll so gewählt
werden, daß sie die während des Gießens aufgenommene Hitze verteilen kann, ohne
daß eine gefährliche Temperatur entsteht. Die Temperatur kann ohne weiteres
375 bis .425° C betragen. Es hat sich gezeigt, daß beim Gießen von Stahlblöcken
ziemlich beträchtlicher Größe eine Höhe von etwa 300 mm vollkommen ausreichend
ist. Für sehr große Gußstücke kann eine etwas größere Höhe der Bodenplatte zweckmäßig
sein.
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Als Vorsichtsmaßnahme, welche die Lebens-(lauer verlängert und verhindert,
daß etwa die Oberfläche der Bodenplatte durch das geschmolzene Metall angegriffen
wird, wenn sich zu Beginn des Gusses noch keine genügend große Metallmenge auf dein
Boden befindet, die als Schutz wirken könnte, kann eine verhältnismäßig dünne Stahlplatte
auf die Oberfläche gelegt werden.- Die Platte 29 braucht nicht die ganze Bodenfläche
zu bedecken, sondern nur so viel dieser Fläche, daß der einfließende Metallstrahl
nicht unmittelbar die Oberfläche trifft. Diese Platte schmilzt bei richtiger Bemessung
und verbindet sich vollkommen mit dem Stahlblock.
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In den Abb. 3 und .4 ist eine Ausführungsform veranschaulicht, welche
sich von der ersten dadurch unterscheidet, daß die Stücke 2oa an den Kanten nicht
abgeschrägt sind, so daß also keine offenen Fugen entstehen. Die Fugen 26a sind
viehmehr geschlossen, und um trotzdem eine Ausdehnung zu ermöglichen, sind an Stelle
der Keile ;.5 Federn 25"
vorgesehen, welche die Stücke 20a im Rahmen 21a zusammenhalten.
Die Federn 25a sitzen zwischen einer Kopfleiste 30, die mit den äußeren Stücken
2oa der Bodenplatte in Berührung stehen, und Druckplatten 3 r, deren Stellung durch
Schraubenbolzen 32 und Muttern 33 bestimmt werden kann, die in den Seitenwänden
23a des Rahmens 2sa sitzen. Es kann aber auch bei nicht offenen Fugen unter Umständen
eine Verkeilung erfolgen, denn es hat sich gezeigt, daß die einzelnen Stücke infolge
der unvermeidlichen Ungenauigkeiten doch genügend Spielraum haben, um die gewünschte
Ausdehnung zu ermöglichen.
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Die Kopfleiste 30 ist mit einer Abdeckung 3.4 versehen, welche
über die Federn und die zugehörigen Stücke ragt und sie vor geschmolzenem Metall,
Staub und anderen Fremdkörpern schützt.
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Zweckmäßig sind die Stücke -,oa etwas kürzer als die innere lichte
Weite des Rahmens Zia, so daß Luftspalten 35 an den Seiten entstehen. Weitere Öffnungen
36 können in den Seitenwänden der einzelnen Stücke 2oa vorgesehen werden, so daß
Luft durch die Spalten hindurchgehen kann und damit eine bessere Ableitung der Wärme
bewirkt wird.
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Wenn Metall in die Form 28 auf der Bodenplatte gegossen wird, wird
die auf die Stücke 20a einwirkende Hitze deren Ausdehnung herbeiführen. Da aber
die Fugen 26a geschlossen sind, dehnen sich die Stücke in Längsrichtung des Rahmens
Zia, wobei sich die Federn 25a zusammendrücken. Nach dem Guß bewirken die Federn
25a bei Abkühlen die Rückführung in die Normalstellung der Stücke.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 bis 7 hat der Rahmen 2 z b einen
Boden, der durch im Abstand stehende Stangen 2.4b gebildet wird, von denen die Stücke
tob getragen werden. Zwischen den Seitenwänden 22b, 23b und den Stücken tob ist
Spiel 35b belassen. Die unteretr Kanten der Wände 22b. 23b liegen etwas über der
unteren Kante der Tragstangen 2.4b. Die Luft kann hierbei von unten nach oben durch
die Zwischenräume 35b strömen.
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Auch bei dieser Ausführung werden die Stücke tob im Rahmen durch Keile
25b aus Holz oder ähnlichem Material gehalten, und zwar zwischen beiden Enden der
Stücke tob und den anliegenden Seitenwänden 23b, so daß Luftspalten entstehen.
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Es dürfte ohne weiteres ersichtlich sein, daß bei den bisher beschriebenen
Ausführungsformen jedes Stück der Bodenplatte, das etwa unbrauchbar wird, leicht
herausgenommen, umgedreht oder gegen ein anderes ausgetauscht werden kann. Es ist
hierzu nur notwendig, bei der Ausführung nach Abb. r und :2 oder 5 bis 7 die Keile
herauszunehmen oder-bei der Ausführung nach Abb. 3 und 4. die Schraubenbolzen 32
genügend weit herauszuschrauben, so daß die Spannfedern 25a wirkungslos werden.
Die Bodenplatte kann also nicht nur einfach und billig hergestellt werden, sondern
auch im Betrieb ist sie sehr billig, da jedes einzelne Stück ohne Rücksicht auf
die anderen so lange benutzt werden kann, bis es vollkommen unbrauchbar ist, während
eine aus einem Stück bestehende Bodenplatte sofort im Ganzen unbrauchbar wird, sobald
eine Beschädigung an irgendeiner wenn auch kleinen Stelle eingetreten ist.
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Abb. 8 zeigt eine Ausführungsform für mehrere Gießformen. Die Stücke
2017 sind im Rahmen 21c nur dort vorhanden, wo die Formen stehen. Es handelt sich
hier um zwei Sätze für zwei Formen 27c mit einem Zwischenteil 37, etwa aus Gußeisen.
Die Haltevorrichtung besteht wieder aus Keilen 25e.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 9 und
io sind die
Stücke 2od würfelförmig ausgebildet und in einem Rahmen 2id durch Keile 25d zusammengehalten.
Wie aus Abb. io hervorgeht, können die vier Kantenteile jeder der sechs Würfelseiten
etwas geneigt ausgebildet sein, so daß nach dem Zusammensetzen der Würfel in dem
Rahmen die Oberseiten durch zwei Reihen offener, sich senkrecht schneidender Fugen
getrennt sind. Da'die Würfel nach allen drei Achsen symmetrisch sind, können sie
nicht nur von einem Teil des Rahmens zum anderen verschoben werden, sondern jede
der sechs Seiten kann nach oben gelegt werden, wenn die eine oder andere unbrauchbar
geworden ist, so daß sich also der Würfel bis zur vollständigen Abnutzung in sechs
verschiedenen Stellungen verwenden läßt.
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In den Abb. i i und 12 ist noch eine Ausbildung veranschaulicht, um
zu zeigen, wie vielfältig sich der Erfindungsgedanke anwenden läßt. Es ist hier
ein runder Rahmen 21e mit einem Boden 22e vorgesehen, der aus mehreren Ringsitzen
38 und einem Mittelsitz 39 besteht, die alle in verschiedener Höhe liegen und die
Stücke 2o- tragen, die aus einem mittleren Zylinderstück und darumliegenden Ringstücken
bestehen. Die Abmessungen der Stücke können so sein, daß sie bequem zwischen die
ihre Sitze umgebenden Schultern 40 passen, und die inneren und äußeren Durchmesser
werden so gewählt, daß Ringnuten genügender Breite entstehen, um eine Ausdehnung
zuzulassen. Wenn auch bei dieser Ausführung die verschiedenen Ringe nicht genau
konzentrisch gehalten werden, so verhindern die Schultern doch eine merkbare Verschiebung.
Es ist daher möglich, einfache gegossene Ringe zu verwenden, die weiter nicht bearbeitet
werden, oder aber es können auch Rohre gezogen oder gedrückt werden, von denen dann
die erforderlichen Höhen abgeschnitten werden. Die Höhenabstufung ist so gewählt,
daß die größte Höhe in der Mitte der Platte sitzt, wo das Bedürfnis zum Aufnehmen
und Abführen der Wärme am größten ist.
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Es ist möglich, die Bodenplatte bzw. den Rahmen für die Stücke mit
Zentrieransätzen für die Form und mit weiteren Ansätzen zu versehen, die ein richtiges
Aufstellen der Form auf einen Wagen ermöglichen, wie es bei den bekannten Platten
der Fall ist. So sind z. B. bei der Ausführung nach Abb. i und 2 an den vier Ecken
des Rahmens Zentrieransätze 41 angedeutet. An der Unterseite sind Vorsprünge 42
angedeutet, die in Vertiefungen an der Oberseite eines Wagens oder sonstiger Fördervorrichtungen
eindringen können. Die Möglichkeit, solche Ansätze sowohl zum Zentrieren der Form
als auch zum richtigen Aufsetzen auf einen Wagen vorzusehen, bildet ein wichtiges
Merkmal der Erfindung, welches praktisch bei Platten, die aus einem einzigen Kupferstück
bestehen, nicht angewendet werden kann.