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Verfahren und Gießform zum Gießen von Walz- und Preßbarren Die Erfindung
betrifft ein Verfahren und eine Gießform zur Ausführung des Verfahrens zum Gießen
von Walz- und Preßbarren, insbesondere aus solchen Metallen, die wie das Aluminium
und seine Legierungen eine starke Affinität zum Sauerstoff besitzen und zur Aufnahme
von Gas, insbesondere Wasserstoff, neigen. Bei solchen Metallen kommt es, wenn nach
den heute gebräuchlichen Gießverfahren und unter Verwendung der bekannten Gießformen
gearbeitet wird, immer wieder vor, daß die Barren ein ungleichmäßiges, undichtes
Gefüge aufweisen und Verunreinigungen, wie Oxydhäute, enthalten. Ein weiterer Nachteil
besteht darin, daß die Metalle beim Erstarren in hohem Maße schrumpfen, weshalb
man meist, nachdem die Gießform gefüllt ist, aus einem besonderen Tiegel oder Löffel
noch Metall auf die Oberfläche des erkaltenden Barrens oder in die Eingußöffnung
der Form nachgießt, um das beim Erstarrungsvorgang auftretende Nachsaugen - des
in der Form befindlichen- Metalls -auszugleichen und die Entstehung tiefer Lunker
zu vermeiden. Dieses Nachgießen birgt die Gefahr in sich, daß Oxydteile und Luftblasen
in den Barren hineingerissen werden, die den Zusammenhang des metallischen Gefüges
stören und sich bei der Verarbeitung der Barren ungünstig auswirken. Außerdem belastet
aber das Nachgießen die Kosten des Gießverfahrens ganz erheblich. Es ist z. B. nicht
ungewöhnlich, daß in Aluminiumhütten die drei- bis vierfache Arbeiterzahl mit dem
Nachgießen beschäftigt ist gegenüber der für das eigentliche Gießen notwendigen.
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Nach einem der ersten Vorschläge für die besonders in neuerer Zeit
entwickelten Stranggießverfahren wird in der zur Aufnahme von flüssigem Metall bestimmten
wassergekühlten Gießform ein in dieser abwärts bewegbarer Boden mit einer solchen
Geschwindigkeit bewegt, daß die Erstarrung des Metalls so rasch erfolgt daß dasselbe
bei fortgesetztem Nachgießen als Block aus der Form dann austreten kann, wenn der
Boden die Kokille verläßt.
Während die eingangs geschilderten Nachteile
des Nachgießens bei diesen bekannten Verfahren nicht auftreten, kann sich aber die
Schrumpfung der Metalle mit ihren bekannten Nachteilen frei auswirken, da insbesondere
bei größeren Querschnitten des Stranges sein äußerer, der gekühlten Kokillenwand
benachbarter Rand schon erstarrt, während der Kern noch flüssig bleibt. Dadurch,
daß die Schrumpfung des Kernes erst eintritt. nachdem die Randzonen schon erstarrt
und weitgehend geschrumpft sind, bereitet die Anwendung des Stranggießverfahrens
auf größere Querschnitte bekanntlich noch erhebliche Schwierigkeiten.
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Bei dem unter dem Namen Harmet-Verfahren bekannten Gießverfahren wird
das Metall von oben in die Kokille gegossen und der Barren einige Zeit nach Beendigung
des Gießens in der verjüngten Form zusammengepreßt, wodurch sein flüssiges Inneres
gezwungen wird, den Lunker auszufüllen. Bekanntlich kann dieses Verfahren aber Gasblasen
nicht beseitigen. Außerdem tritt dadurch, daß das Metall in üblicher Weise in die
Kokille eingegossen wird, eine Wirbelbildung ein, wodurch ebenfalls den Zusammenhang
des metallischen Gefüges störende Otydteile und Luftblasen in den Barren oder Block
hineingerissen werden.
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Die Erfindung bezweckt nun die Vermeidung dieser Nachteile. Dies wird
im wesentlichen dadurch erreicht daß sich der entsprechend dem Maße des Eingießens
zurückbewegende Kokillenboden nach der Füllung der Form in Richtung des Formdeckels
zurückbewegt, wodurch ein Preßdruck auf den eingegossenen Barren ausgeübt wird.
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Im Gegensatz hierzu ist der beim Stranggießen zu verwendende Kolben
niemals zur Ausübung höherer Drücke befähigt, da er allein beim Anfahren als Kokillenboden
verwendet wird und dann lediglich zum Tragen des erstarrten Stranges dient. Dann
wird der Kolben völlig abgesenkt und ist während des weiteren Betriebes außer Tätigkeit;
ganz abgesehen davon, daß sich derartig stetig arbeitendeVerfahren nur für solcheBetriebe
eignen, die mit der Erzeugung größerer Mengen in ihrer Zusammensetzung gleichbleibender
Legierungen und gleichen Blockabmessungen zu rechnen haben, kann das Verfahren gemäß
der Erfindung auch in kleinen Betrieben, die Legierungen ständig wechselnder Zusammensetzung
zu gießen haben, besonders vorteilhaft angewendet werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung hervor, in der ein Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden Zeichnung
erläutert ist. In dieser zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch die Form und eine
schematische Darstellung des Kolbenantriebes, Abb. 2 eine Seitenansicht, Abb. 3-
eine Draufsicht auf die Form mit verschlossenem Deckel, Abb..I eine Draufsicht auf
die Form ohne den Deckel, Abb. 5 bis S schematische Darstellungen der Form in bestimmten
Betriebszuständen. In der Abb. i stellt a die Gießform dar, die mit einem Mantel
h mit den Zu- und Abflußleitungen o und p versehen ist. Dieser Mantel dient insbesondere
einer Kühlung der Gießformseitenwände,kann aber zweckmäßig auch so ausgestaltet
sein, daß eine Beheizung in an sich bekannter Weise möglich ist. Im Innenraum der
Form ist ein Kolben c angeordnet, der durch den Preßzylinder d vermittels der hydraulischen
Pumpe e oder des nicht dargestellten Druckspeichers bewegt werden kann. Ein druckfester
Deckel f dient zum Verschließen der Form, die selbst auch druckfest ausgebildet
ist, so daß vermittels des Kolhens c auf in der Gießforen eingeschlossenes Metall
ein hoher Druck ausgeübt werden kann. Am Kopf der Form ist seitlich eine Eingußöffnung
vorgesehen, an die sich eine Eingußmuschel ä anschließt. Diese Muschel ist in den
Führungsleisten i (Abb. 3) verschiebbar, so daß die Innenkante der Muschel die Einlauföffnung
in der Form abschließen kann.
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Der druckfeste Deckel f ist um ein mit der Gießform verbundenes Scharnier
h drehbar angeordnet. Das Anpressen des Deckels an die Form geschieht durch eine
auf den Deckel übergreifende Klaue 1.
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In den Abb. 5 bis S ist das mit der beschriebenen Gießform durchzuführende
Gießverfahren erläutert. Zu Beginn des Gießens wird der Kolben c in seine oberste
Lage gebracht, in der seine Oberkante mit der Mündung der Eingußöffnung abschließt
(Abb. 5). In dieser Stellung wird der Deckel f fest geschlossen. Dann wird das Metall
in die Einlaufmuschel g gegossen, von wo es unter dem Deckel durch in die Form fließt.
Die in der Gießform eingeschlossene Luft kann dabei durch ein oder mehrere im oberen
Teil der Form angebrachte Luftaustrittslöcher kleinen Querschnitts entweichen. Etwa
aus der Gießpfanne mitgerissene Verunreinigungen samineln sich in der Eingußmuschel
an und schwimmen auf dein Metallspiegel, von wo sie entfernt werden können. Deshalb
wird beim Gießen zweckmäßig darauf Bedacht genommen, daß der Metallspiegel immer
die in Abb. 5 angedeutete Höhe einnimmt und nicht unter den Deckel sinkt. Dies geschieht
dadurch, daß die Abwärtsbewegung des Kolbens
entsprechend der ZufluAgeschwindigkeit
erfolgt. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Metall während des ganzen Gießvorganges
in stetigem und ruhigem Fluß und unter Vermeidung von Wirbelbildungen, Überschlägen
o. dgl. in die Gießform einfließt, ohne daß Oxydhäute oder andere fremde Teile in
den Barren gelangen. Dadurch wird die Ausbildung eines dichten und gleichmäßigen
Gefüges begünstigt und eine Gasaufnahme während des Gießvorganges verhindert.
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Ist der Kolben in seiner untersten Lage angelangt, die Form also mit
Metall gefüllt, so wird die Eingußmuschel nach oben bewegt, bis sie die Eingußöffnung
der Form verschließt (Abb. 6). Gleichzeitig sind zweckmäßig die nicht dargestellten
Luftaustrittsöffnungen verschlossen. Während des Gießvorganges soll das Gießgut
in der Form flüssig bleiben. Dies kann durch eine entsprechende Gießgeschwindigkeit
oder - falls es die Eigenart des zu gießenden Metalls oder besondere Betriebsbedingungen
verlangen - durch eine Beheizung der Form erreicht werden. Nach beendeter Füllung
und völligem Abschluß der Form soll die Erstarrung beginnen, was zweclanäßig durch
die Einschaltung der Kühlung veranlaßt wird. Gleichzeitig wird durch den Kolben
auf das eingeschlossene Metall ein verhältnismäßig hoher Druck von z. B. Zoo atü
ausgeübt, damit das erstarrende Metall zusammengepreßt und das Schwinden ausgeglichen
wird. Weiterhin wird durch die Pressung erreicht, daß der Barren eine glatte und
gleichmäßige Oberfläche annimmt.
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Die Abb. ; zeigt die Betriebsstellung des Kolbens nach beendeter Erstarrung
und Pressung des Gießgutes. Nunmehr wird der Deckel geöffnet und der Bolzen durch
Aufwärtsbewegung des Kolbens aus der Gießform befördert (Abb. 8).
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Die in der Form gemäß der Erfindung und nach dem beschriebenen Verfahren
hergestellten Barren unterscheiden sich bereits äußer= lieh durch den Zustand ihrer
Oberfläche von den nach üblichen Verfahren gegossenen Barren. Sie sind einwandfrei
glatt, 'besitzen aber auch ein durchweg dichtes und gleichmäßiges Gefüge, das frei
von fremden Einschlüssen ist.
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Gegenüber dem bereits genannten Harmet-Verfahren bedeutet aber das
erfindungsgemäße Verfahren einen wesentlichen Fortschritt, weil bei letzterem die
in der Gießform eingeschlossene Luft durch im oberen Teil der Form angebrachte Luftaustrittsöffnungen
entweichen kann. Dies ist aber bei dem bekannten Verfahren nicht möglich. Außerdem
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren durch das seitliche Eingießen des Metalls
dieses in stetigem ruhigem Fluß unter Vermeidung ieder Wirbelbildung in die Gießform
eingebracht, so daß Oxydhäute oder andere Fremdstoffe nicht in den Barren gelangen
können.