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Vorrichtung zum regelbaren Zuführen des Gießgutes beim Stranggießen
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum regelbaren Zuführen des Gießgutes
beim Stranggießen unter Verwendung von Drosselvorrichtungen; sie betrifft im wesentlichen
die Anordnung und Ausbildung einer Drosselvorrichtung, um die Zuflußmenge des Gießgutes
in die Gießform bzw. Kokille ständig gleich zu halten. Bekanntlich ist es zur Erzielung
eines einwandfreien Gusses erforderlich, daß das Metall stets mit gleichmäßiger
Geschwindigkeit bzw. Menge und auch unter der gleichen Temperatur der Kokille zufließt.
Um diese Bedingungen zu erfüllen, war es bisher bei den neueren Stranggießverfahren
notwendig, das Metall aus den Behältern (Ofen, W armhaltebehälter) mit Hilfe von
Rohrleitungen unter Druck oder ähnlichen Verfahren in die Gußform zu bringen. Um
hierbei mit Rücksicht auf die beim Dauergießen erzielte große Leistung keine-zu
großen Metallmengen pro Zeiteinheit zu erhalten, gab man diesen Leitungen verhältnismäßig
kleine Querschnitte, die vor Beginn des Gießens mit Hilfe irgendwelcher Wärmemittel
mindestens auf die Gießtemperatur des betreffenden Metalls erhitzt werden mußten,
da sonst bei den kleinen Querschnitten bei Beginn des Gießens ein Erstarren des
Metalls und damit ein Verstopfen der Leitung eintreten konnte. Alle diese Bedingungen
erschwerten bisher die Metallzufuhr und machten es außerdem kaum möglich, Metalle
und Legierungen mit hohen Gießtemperaturen, wie z. B. Kupfer, Stahl, Wolfram usw.,
zu vergießen, weil es bis heute noch keine Möglichkeit gibt, einwandfrei derart
dünne Leitungen zu bauen, um solche hohen Dauertemperaturen auszuhalten.
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Die Erfindung überwindet alle diese Schwierigkeiten; sie geht von
der Erkenntnis
aus, daß z. B. Stahl ohne weiteres durch ein bohr
fließt, auch wenn dieses nicht angewärmt ist, vorausgesetzt, daß der innendurchinesser
dieses Rohres mindestens etwa io bis 15 mm beträgt. Die Erfindung löst nun die Aufgabe,
insbesondere hochschmelzende Metalle durch verhältnismäßig weite Rohre (nicht enger
als io bis 15 min) in die Kokille zu leiten und trotzdem nur gerine Mengen, für
welche engere Rohre an sich' ausreichen würden, zu vergießen. Da bei den bisherigen
Verfahren und Anlagen, die durch die Erfindung verbessert werden sollen, die Düsen
normalerweise Innendurchmesser zwischen 3 und io inm haben, ist gemäß der Erfindung
eine Einrichtung geschaffen, die einerseits einen größeren Metalldurchlaß zu Beginn
des Gießens ermöglicht, anderseits aber, sobald das Gießen in Fluß ist, ein Regeln
auf eine Menge zuläßt, wie sie einem Ausflußrohr von ungefähr 3 bis io mm oder einem
ähnlichen Querschnitt entspricht. Die Größe des Querschnitts hängt natürlich von
der zu vergießenden Menge und dem Querschnitt der jeweiligen Kokille ab. Die vorstehenden
Zahlen sollen daher keine feste Begrenzung darstellen, sondern nur eine Erklärung
für den Sinn und Zweck der Erfindung geben.
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Gemäß einem Hauptmerkmal der Erfindung wird nim bei Verwendung von
verhältnismäßig weiten, zur Gußform führenden Zuflußleitungen bzw. -rohren (Innendurchmesser
über io mm) das Gleichmäßighalten der Zuflußmenge durch eine Regelvorrichtung bewirkt,
deren wirksamer Teil innerhalb des flüssigen Gußkopfes in der oben offenen Gußform
liegt. Durch das Verwenden von Zuflußrohren, die einen so großen Innendurchinesser
besitzen, ,daß bei Verengung durch Einfrieren immer noch größerer freier Querschnitt
verbleibt als notwendig ist, um beim ununterbrochenen Gießen die erforderliche :Metallmenge
durchzulassen, und durch die Regelvorrichtung, mit welcher der Rohrquerschnitt innerhalb
des flüssigen Metalls verstellbar ist, wird erreicht, daß erstens die Zuflußleitungen
durch das durchfließende Metall erhitzt und auf der erforderlichen Temperatur gehalten
werden, -wodurch das Anheizen der Rohre unnötig ist und mit Sicherheit ein Erstarren
und Einfrieren des Gießgutes und damit ein Verstopfen der Leitung nicht eintritt,
während zweitens der Zweck erreicht wird, daß verhältnismäßig kleine Mengen pro
Zeiteinheit vergossen werden.
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Es sind zwar schon Gießverfahren und Vorrichtungen bekannt, bei denen
zur Erreichung einer gleichmäßigen Zuflußgeschwindigkeit zwischen dem Schmelzgefäß
und der Zuführungsstelle des Schmelzgutes nach dem Aufnahmeraum (Gußform) ein Sammelraum
angeordnet ist, in welchem eine im flüssigen Metall liegende Drosselvorrichtung
angeordnet ist, die auf die Schwankungen des Flüssigkeitsspiegels im Sammelraum
anspricht. Ganz <iligesehen davon, daß der Grundgedanke der Yorliegenden Erfindung,
nämlich Zuführung des Gießgutes im breiten Strom und enger Durchlaß an der Eingießstelle
der Gußform, bei der vorbekannten Einrichtung nicht vorhanden ist, hat die Anordnung
der Regelvorrichtung an irgendeiner _ Stelle zwischen Schmelzofen und Eingießstelle
den Nachteil, daß auf dem Wege hinter der Drosselstelle noch Druck-, Temperatur-
und sonstige Schwankungen auftreten können, die bedeutende Fehlerquellen darstellen
können. Verfährt man jedoch nach der Lehre der Erfindung, indem das Regeln am SChluß
der Zufuhr unmittelbar vor dem Erstarren des 1Ietalls erfolgt, so scheiden diese
in der Praxis durchweg vorkommenden Fehlerquellen vollkommen aus.
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Weitere wichtige Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung,
den Ansprüchen und der beiliegenden Zeichnung, welche in den Abb. i, -2 und 3 die
Erfindung in schematischer Darstellung veranschaulicht.
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In Abb. i ist a ein Zuflußrohr, welches mit dem oberen Ende in einen
Ofen f (Abb. -2) mündet, mit dem unteren Ende in die Kokille b. Der Ofen
f kann ein Warinhalteofen sein. An Stelle desselben kann aber zweckmäßigerweise
auch eine Gießrinne vorgesehen sein, die vom Ofen bzw. Warmhalteofen gespeist wird.
Das Zuflußrohr bzw. die Düse hat in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Innendurchmesser,
der größer als io min ist. Am unteren Ende des Zuführungsrohrs kann eine Heizvorrichtung
g angebracht sein. Bei der Kokille b handelt es sich vorzugsweise um eine kühlbare
Kokille. Am unteren Ende der Zuflußleitung a ist ein Absperr- bzw. -. Drosselkörper
c vorhanden, das beliebig entweder als Kegel c (Abb. i), als Kugel i. (Abb. z) oder
als Schieber u. dgl. ausgebildet sein kann. Der Drosselkörper ist über das Gestänge
d mit der von außen zu betätigenden Steuervorrichtung e (Abb. i) bzw. e1 (Abb. 2)
oder e= (Abb. 3) verbunden. Durch die gesamte Regelvorrichtung (Drosselkörper, Gestänge
und Steuerglied) läßt sich der Drosselkörper ganz gegen das untere Endc des Zuflußrohrs
a drücken, wodurch dieses ganz geschlossen wird, oder aber der Drosselkörper wird
durch die Steuervorrichtung so vom Ausflußende des Rohrs a wegbewegt, daß eine kleinere
oder größere Öffnung zwischen Rohr cr und Drosselkörper entsteht, wodurch das im
Rohr befindliche Metall mehr oder weniger in die Kokille ausfließen kann. Dadurch,
daß
der Drosselkörper beim Gießen im flüssigen Gußkopf gehalten wird, ist gewährleistet,
daß ein Einfrieren des Drosselkörpers auch bei den meist gewünschten geringen Zuflußmengen
nicht erfolgen kann. Wie aus den Abbildungen ersichtlich, kann der Drosselkörper
zweckmäßigerweise mit einer Vorrichtung in zum Auffangen bzw. Ablenken des einfließenden
Metalls verbunden sein. Das Gießen geht nun bei der Ausführung nach Abb. r wie folgt
vor sich: Zunächst ist die Verbindung zwischen Rohrausfluß und-Drosselkörper ganz
geöffnet. Das flüssige Metall wird in das Zuflußrohr a eingelassen und erhitzt dieses
während des Durchfließens. Außerdem wird der Drosselkörper bzw. der Ventilkegel
c von dem flüssigen Metall überspült und dadurch auch auf Gießtemperatur gebracht.
Sobald die Kokille so voll gelaufen ist, daß der Ventilkegel im flüssigen Gießkopf
sitzt, wird mittels der Einrichtung e das Ventil so eingestellt, daß nur noch die
gewünschte Gießmenge durchfließt. Hierauf wird die Gießanlage in Betrieb gesetzt.
Da nunmehr Zuflußrohr und Ventil die Gießtemperatur besitzen, kann der Zufluß beliebig
geregelt werden, ohne daß die Gefahr eines Einfrierens oder einer sonstigen Unregelmäßigkeit
eintritt. Die Gleichhaltung der Temperatur in dem Zuflußrohr kann, abgesehen davon,
daß sein Querschnitt der jeweils durchfließenden Metallmenge und deren Temperatur
angepaßt wird, noch durch Kühlen oder Heizen des Rohrs von außen her unterstützt
werden.
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Gemäß Abb. a ist eine andere Ausführung der Regelvorrichtung vorgesehen.
Der Drosselkörper i wird über das Gestänge d durch eine Feder ia und
ein verschiebbares Gewicht o im Gleichgewichtszustand gehalten.
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Gemäß Abb. 3 ist eine selbsttätige Regelvorrichtung vorgesehen, indem
der Schwimmer p, der auf die Höhe des Metallspiegels in der Kokille anspricht, bei
Höhenschwankungen des Metallspiegels bzw. Schwankungen- in der Zuflußmenge über
die Vorrichtung e= und das Gestänge d und den Ventiltegel eine Ausgleichwirkung
veranlaßt.
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Eine weitere Möglichkeit der selbsttätigen-Regelung besteht im allgemeinen
darin, daß man die Steuervorrichtung für den Drosselkörper so ausbildet, daß sie
auf die Höhe der Flüssigkeitssäule bzw. das Gewicht der über dem Ventil liegenden
Flüssigkeitsmenge anspricht und dann in bekannter Weise regelt. Zweckmäßig kann
hierfür vorgesehen sein, daß der Ofen f bzw. die Rinne mit dem Zuflußrohr a. auf
einer Waage angebracht sind und die Gewichtsschwankungen zum Regeln der Zuflußmenge
durch bekannte Mittel und in bekannter Weise herangezogen werden. Durch die vorgesehenen
Vorrichtungen ist die Bedingung erfüllt, daß immer gleichmäßige Metallmengen in
die Kokille fließen. Eine Regelung ist deshalb notwendig, weil die Metallspiegel.höhe
im Behälter f, aus - Welchem das Metall kommt, nicht immer gleich hoch ist und sich
damit der Metallzufluß entsprechend ändert. Die Vorrichtung gibt aber noch die Möglichkeit,
auf siphonartig, d. h. mit Steigleitung oder mit Druck arbeitende Metallzuführungen
zu verzichten, da es gemäß der Erfindung möglich ist, im Schmelzofen selbst oder
in einen Warmhalteofen oder in einer zwischengeschalteten Rinne das in die Kokille
führende Zuflußrohr unten am Ofen oder Behälter anzubringen, ohne daß es nötig ist,
im Ofen oder Behälter das Metall immer auf derselben Metallhöhe zu halten oder durch
Druck im Ofen die Metallspiegeländerung auszugleichen. Das Regeln übernimmt jetzt
die Vorrichtung in der Kokille, während die Metallhöhe im Ofen nur noch insofern
eine Rolle spielt, als je höher der Metallspiegel im Ofen liegt, desto mehr das
Ventil in der Kokille geschlossen wird und umgekehrt. Damit entfällt auch die nicht
ganz einfache Metallnachfüllung in den Ofen unter Druck, und es ist nicht mehr erforderlich,
das Metall im Ofen bzw. Behälter oder Rinne unter irgendeinem Druckgas zu halten,
`womit eine wichtige Vereinfachung in der Zufuhr stets gleichmäßiger Metallmengen
erreicht ist.
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Die Erfindung bringt also nicht nur die Möglichkeit, Metalle und Legierungen,
die bisher wegen ihres hohen Schmelzpunkts nach den bekannten Verfahren nicht vergossen
werden konnten, zu vergießen, sondern sie bringt gleichzeitig noch die erhebliche
Vereinfachung der bisherigen Einrichtungen zum Gießen mit Zuflußleitung, da es natürlich
auch möglich ist, die niedrig schmelzenden Metalle und Legierungen, wie z. B. Aluminium
und seine Legierungen, Magnesium-Zink und seine Legierungen, mit der Vorrichtung
gemäß der Erfindung zu vergießen, wobei dann auch dünnere Zuflußrohre verwendet
werden können. Gemäß der Erfindung ist es nunmehr auch möglich, aus einem Ofen bzw.
Behälter mehrere Ausflußöffnungen nach unten gehen zu lassen, ohne daß es erforderlich
wird, den Ofen unter künstlichem Druck zu halten, wodurch wieder eine genaue Bemessung
der Rchrquerschnitte für die einzelnen Kokillen erforderlich ist. Gemäß der Erfindung
kann der Ofen bzw. der Behälter unter beliebig gleichem Druck gehalten werden, und
jedes Zuflußrohr wird in der entsprechenden Kokille durch eine eigene Regelvorrichtung
auf die gewünschte Metallmenge eingestellt.
Der Drosselkörper der
Regelvorrichtung kann gleichzeitig noch dazu benutzt `-erden, um das zufließende
Metall durch Kühlen oder Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur einzustellen und
so den Erstarrungsv organg in der Kokille zu beherrschen bzw. absolut gleichmäßig
einzustellen. je nach Art des zu vergießenden Metalls kann Zuflußrohr und Ventil
aus feuerfestem Werkstoff bzw. Metallen mit entsprechenden Kühlvorrichtungen hergestellt
werden.