DE751355C - Vorrichtung und Verfahren zum stetigen Giessen von Hohlbolzen oder Rohren aus Metall - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM
3. OKTOBER 1950

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 31 c GRUPPE

W 10229g VIa/31c

®r.=$ng.^;Hans Wieland in Ulm, Donau ist als Erfinder genannt worden

Wieland-Werke AG. in Ulm, Donau

oder Rohren aus Metall

Patentiert im Deutschen Reich vom 14. November 1937 an Patenterteilung hekanntgemacht am 15. Juni 1944

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum stetigen Gießen von Hohlbolzen oder Rohren aus Metall und Verfahren zu ihrem Betrieb.

Es sind vielfach Verfahren zum stetigen Gießen von vollen Querschnitten, wie Platten, Bolzen, Profilen usw., vorgeschlagen worden. In einigen Veröffentlichungen wird auch davon gesprochen, daß man nach dem gleichen Verfahren Rohre und andere Hohlkörper herstellen könne. So hat man beispielsweise schon eine Vorrichtung in Vorschlag gebracht, bei der das flüssige Gießgut mit Hilfe einer Rinne unmittelbar au« einem Ofen oder über einen Zwischenbehälter durch Düsen zwischen ein konisches gekühltes, an seinem unteren Ende geschlossenes Dornrohr und die Innenwan-'dung einer wassergekühlten Gießform eingebracht wird. Bei dieser Vorrichtung lag sowohl der Einfluß als auch der Ausfluß des zur Kühlung des Dornrohres verwendeten Wassers an seinem oberen Ende. Eine solche Ausführungsform muß sich insbesondere bei Einleitung des Verfahrens wegen äußerst schwieriger Regelung der Kühlung nachteilig auswirken. Denn ist die Kühlung am Anfang sehr stark, so schrumpft der gegossene Hohlblock zu schnell auf dem Dorn, wodurch leicht ein Abreißen und eine gefährliche Explosion eintreten kann. Wird hingegen die Kühlung

bei Beginn oder auch im Laufe der Fertigung zu gering, so tritt häufig der Fall ein, daß an Stelle eines Hohlbolzens ein voller Knüppel sich bildet, da das Metall infolge ungenügender Wärmeabfuhr noch bis zum oder bis kurz vor dem Ende des Kernrohres flüssig bleibt. Die Nachteile der bekannten Ausführungsform werden nun gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß das verwendete konische ίο Dornrohr nach unten offen ist, so daß das Kühlmittel frei nach unten austreten und" das die 'Gießform verlassende Gußstück weiter kühlen kann.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Hohlblöcke können auf einer Presse ohne weitere Vorarbeit zu Rohren gepreßt und die nach dem Verfahren hergestellten Rohre nach irgendeinem der bekannten Verfahren durch Walzen, Ziehen o. dgl. auf ihr Endmaß gebracht werden.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung hat sich insbesondere bei der Herstellung von Hohlblöcken aus Aluminium und aus gewissen Leichtmetallegierungen bewährt. Die bei der Herstellung von Rohren bisher niemals angewendete direkte Kühlung der Rohrinnenwandung unmittelbar nach dem Erstarren schafft eine große Sicherheilt gegen den Durchbruch des flüssigen Metalls zwischen der Außenwandung des konischen · Dornrohres und der Innenwandung des er- I starrten Rohres. Denn diese scharfe Kühhvir- ^: kung bedingt einen zusätzlichen guten Wärmeentzug vom Erstarrungspunkt in Richtung der Rohrachse, während bisher der Wärmefluß nur senkrecht zur Rohrachse erfolgte.

Zwischen äußerem und innerem Rohr des ! Dornrohres ist eine Blechwendel zur Führung des zutretenden Kühlmittels angebracht, damit das äußere Dornrohr auf seinem ganzen Umfang gleichmäßig gekühlt wird. Durch das innere, beidseitig offene Rohr kann etwa sich bildender Dampf entweichen. Es sind zwar schon feststehende Kokillen, insbesondere solche größeren Ausmaßes, bekannt, bei den-en die Kokillenwand durch eine schraubenförmige Führung des Kühlwassers besser gekühlt werden soll, wobei das Kühlwasser unten der Kokillenwandung zugeführt und oben von ihr abgeführt wird.

Im Gegensatz zu diesen bekannten Ausfüh- j rungsformen hat nun die Anordnung der Wendel gemäß der Erfindung innerhalb des Dornrohres eine ganz andere Bedeutung. Es soll , nämlich durch sie erreicht werden, daß auch ! bei Drosselung des zugeleiteten Kühlwassers die dauernde Bespülung der Außenwand des Dornrohres gewährleistet wird. Ohne Vorhandensein dieser Wendel bestünde die Möglichkeit, daß das Kühlwasser entweder einseitig i oder jedenfalls nicht unter Benetzung der gesamten Innenfläche des Dornrohres ausläuft. Das Verfahren gemäß der Erfindung be- ^! schränkt sich naturgemäß nicht nur auf Herj stellung von Hohlblöcken oder Rohren mit rundem Loch. Es können vielmehr durch entsprechende Ausgestaltung des Domes auch Hohlbolzen und Rohre mit Löchern beliebigen Profils hergestellt werden.

Bekanntlich wird beim Einleiten des stetigen Gießens in die Gießform von unten her ein dieser Form entsprechender Stopfen eingeführt, um das Durchfließen des flüssigen Metalls nach unten zu verhindern. Auf diesem Stopfen wird irgendeine Unterschneidung oder ein Zapfen angebracht, auf die das Metall schrumpfen kann, um dann nach Erstarrung des in der Gießform gebildeten Bolzens oder Barrens mit Hilfe von Walzen oder ähnlichen Vorrichtungen abgezogen zu werden.

Beim Herstellen von vollen Querschnitten bietet die Einleitung des stetigen Gießens mit Hilfe dieses Verfahrens keinerlei Schwierigkeiten. Anders liegt der Fall beim Herstellen von Hohlbolzen oder Rohren. Denn hierbei ist die Gefahr des Schrumpfens auf den gekühlten Dorn gerade zu Beginn des Gießvorganges sehr groß und kann leicht zum Abreißen des Domes und damit zu gefährlichen Explosioilen durch Berührung des Kühlmittels mit dem flüssigen Metal! führen. Dies ist sicher auch einer der Gründe dafür, daß trotz der Erwähnung der Herstellungsmöglichkeit von Rohren nach dem stetigen Gießverfahren bisher keine allgemeine Einführung erfolgt ist.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, wird bei der vorliegenden Erfindung auf dem durchbohrten Stopfen, der die Gießform bei Anfang des stetigen Gießens nach unten hin abschließt, ein ungekühltes Rohr aus geeignetem Werkstoff und von entsprechendem Querschnitt so befestigt, daß es bei eingefahrenem Stopfen das konische Dornrohr dicht unterhalb des sich bildenden Metallspiegels so fest umschließt, daß zwischen diesen beiden Rohren kein flüssiges Metall eindringen kann. Auf dieses Rohr sowohl wie auf den auf der Stirnfläche des Stopfens angebrachten Zapfen schrumpft während des Gießbeginns das die Gießform zunächst bis zu seiner Erstarrung ausfüllende Aletall, ohne die Möglichkeit zu haben, auf das eigentliche gekühlte Dornrohr festschrumpfen zu können.

Nach dem Erstarren des Gießgutes in der Kokille wird in an sich bekannter Weise der Stopfen mit dem Schutzrohr und dem darauf geschrumpften Hohlbolzen oder Rohr mit Hilfe von Walzen o. dgl. nach unten abgezogen. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, das Schutzrohr aus gleichem Werkstoff wie das Gießgut herzustellen und es gege-

benenfalls vor Beginn des Gießvorganges mit einem Schutzmittel zu versehen, so'daß man es später leicht vom gegossenen Bolzen oder Rohr ablösen kann.

Der Arbeitsvorgang ergibt sich aus den Zeichnungen.

Abb. ι stellt eine Vorrichtung zum stetigen Gießen von Hohlbolzen oder Rohren dar. Das flüssige Metall wird dem Behälter ι entweder

ίο mit Hilfe einer geheizten Rinne direkt aus einem Ofen oder durch einen Tiegel 2 zugeführt. Aus diesem Behälter fließt das flüssige Metall durch eine oder mehrere Düsen 3, die, ' wenn nötig, auch geheizt werden können, in die Kokille 4 ein. Die Kokille selbst ist mit Hilfe von Wasser oder sonstigen Kühlmitteln gekühlt,. der Kühlmitteleintritt befindet sich beispielsweise bei 5, der Austritt bei 6. Im Inneren des Kernrohres 7 befindet sich ein Dampfabzugsrohr 8, und zwischen Rohr 7 und 8 ist zur besseren Verteilung des Kühlmittels nach der Außenwand zu eine Blechwendel 9 angeordnet.

Das Rohr 7 iist nach unten offen, so daß das Kühlmittel frei austreten und den sich bildenden Hohlbolzen weiter kühlen kann.

Der zur Einleitung des Gießens notwendige durchbohrte Stopfen 10 aus irgendeinem geeigneten Werkstoff wird vor Beginn des Gieß-Vorganges von unten eingeführt. Auf seiner oberen Stirnseite werden beispielsweise Zapfen 12 vorgesehen, auf die das Gießgut aufschrumpfen kann, um dann gleichzeitig· mit dem Hohlbolzen oder Rohr abgezogen werden zu können.

Ferner ist auf der Stirnseite noch ein ungekühltes Rohr 13, zweckmäßigerweise aus dem gleichen Werkstoff wie das Gießgut, befestigt, dessen Durohmesser so bemessen ist, daß er bei ganz eingefahrenem Stopfen das Dornrohr 7 so dicht umschließt, daß an der Anlagestelle, dicht unterhalb der Metalloberfläche, kein flüssiges Metall zwischen Rohr 7 und 13 eindringen kann.

Die Konizität ist in Abb. 2 absichtlich etwas übertrieben gezeichnet, um deutlich zu machen, wie das Schutzrohr am Kernrohr anliegt. ·

Nachdem sich nun nach Beginn des Gieß-Vorganges der Ringraum zwischen den Rohren 4 und 7 gefüllt hat, wird der erstarrte Hohlbolzen nach unten mit Stopfen und Schutzrohr zusammen abgezogen, und. zwar z. B. mit Hilfe eines Walzenpaares 15.

An Stelle eines Schutzrohres zum Einleiten des Gießens kann das Kernrohr 7 auch mit Hilfe eines anderen Schutzmittels, wie z. B. durch Umwickeln mit Asbestschnur, vor allzu festem Aufschrumpfen des während der Einleitung des Verfahrens sich in der Kokille bildenden Hdhlblockes oder Rohres geschützt werden. Als einfachstes Verfahren hat sich jedoch die Verwendung des zylindrischen Schutzrohres erwiesen.

Nachdem das stetige Gießen erst einmal eingeleitet ist, besteht, wie fortgesetzte Versuche ergeben haben, keinerlei Gefahr mehr für ein etwaiges Abreißen des Kernrohres 7. Dies gilt für alle in Betracht kommenden Metalle und Legierungen. -

Um jedoch auch unvorhergesehenen Störun- ■ gen, wie z. B. plötzlichem Aussetzen des Kühlmittels, Rechnung zu tragen, kann man die Kokille selbst in an sich bekannter Weise derartig beweglich anordnen, daß sie beim Einleiten des Abziehvorganges dem austretenden Gießgut ein kurzes Stück mit der gleichen Geschwindigkeit folgt, um dann sofort wieder in die Ausgangslage zurückzukehren. Während des weiteren Gießens kann die Kokille im allgemeinen unbewegt bleiben. Ferner kann man auah mit Hilfe irgendeiner auf der Zeichnung nicht besonders angegebenen Vorrichtung das, Dornrohr in eine langsame Drehung versetzen, um jede Möglichkeit des zu starken Aufschrumpf ens auf dem Dornrohr .7 auszuschalten.

Die nach vorstehend beschriebenem Verfahren hergestellten Hohlbolzen oder Rohre zeichnen sich durch außerordentlich glatte Oberfläche im Inneren und Äußeren aus und können fast ohne Nacharbeit entweder auf hydraulischen Pressen zu dünneren Rohren gepreßt oder nach einem der bekannten Rohrwalz- oder Ziehverfahren auf ihre Endabmessung verarbeitet werden. Hierdurch ergibt sich ein viel geringerer Metallverlust, als er sonst nach irgendeinem der bisher bekannten Verfahren erzielt werden kann.

Nachdem das stetige Gießen einmal eingeleitet ist, wird der Innendurchmesser des sich bildenden Rohres oder Hohlbolzens durch das Kühlrohr 7 gebildet. Es hat sich dabei im praktischen Betrieb herausgestellt, daß bei sonst gleichbleibenden Gießbedingungen, wie Gießgeschwindigkeit, Temperatur und Kühlr wassermenge, die Erstarrung immer an der gleichen Höhe des konischen Dornrohres er- folgt, so daß der Innendurchmesser des sich bildenden Stranges konstant bleibt. Durch no Veränderung der Kühlwassermenge und Geschwindigkeit kann man jedoch die Erstarrungstiefe in /gewissen Grenzen verändern, so daß man in der Lage ist, entsprechend der Konizität des Dornrohres verschieden große Innendurchmesser zu erreichen, ohne daß es notwendig ist, immer wieder ein neues Dornrohr einzusetzen.

Ferner kann man auch das Dornrohr in der Gießrichtung in irgendeiner Weise beweglich machen, so daß man die Innendurchmesser der herzustellenden Rohre in weiteren Grenzen

regeln kann als durch die Änderung der Kühlwassermenge allein. Hierzu ist es dann allerdings bei größeren Verschiebungen in der Gießrichtung mitunter nötig, das Schutzrohr 13 den Anforderungen entsprechend etwas kurzer oder langer zu machen.

Die so hergestellten Hdhlbolzen oder Rohre werden in an sich bekannter Weise mittels einer mitgehenden Säge oder sonstigen AbschneMevorrichtungen auf die gewünschte Länge abgeschnitten.

Selbstverständlich beschränkt sich das Verfahren nicht nur auf ein gleichmäßig stetiges Gießen, sondern es kann sinngemäß auch zum absatzförmigen Gießen verwandt werden.

Claims (8)

PaTENTANSPRCCHE:

1. Vorrichtung zum stetigen Gießen von Hohlbolzen oder Röhren aus Metall, bei der das flüssige Gießgut mit Hilfe einer Rinne unmittelbar aus einem Ofen oder über einen Zwischenbehälter durch Düsen zwischen ein konisches gekühltes Dornrohr und die Innenwandung einer wassergekühlten Gießform eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das konische Dornrohr (7) nach unten offen ist, so daß das Kühlmittel frei nach unten austreten und das die Gießform verlassende Gußstück weiter kühlen kann.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornrohr (7) zu Beginn des Gießens von einem mit dem Verschlußstopfen fest verbundenen ungekühlten Schutzrohr (13) umgeben ist, welches das Dornrohr (7) bis zum Beginn des AhziehVorganges vor dem Aufschrumpfen des erstarrten oder dem Durchbrechen des noch flüssigen Gießgutes sdhützt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dornrohr (7) in seinem Inneren ein kleineres Rohr (8) enthält, das zur Aliführung etwa sich bildenden Dampfes dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem konischen Außenmantel des Dornrohres (7) und dem inneren Dampfrohr (8) eine Bleohwendel (9) so befestigt ist, daß das eintretende Kühlmittel den ganzen inneren Umfang des konischen Dornrohres gleichmäßig umfließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) so lang ausgebildet ist. daß es zu Beginn des Gießens dicht unterhalb des Metallspiegels in der Gießform endigt und in dieser Lage mit seinem Innendurchmesser am Dorn fest anliegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (13) aus demselben Metall wie das Gießgut besteht, um ein Verschweißen zu l>egünstigen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurdh gekennzeichnet, daß das Dornrohr (7) zu Beginn des Gießens von einer L^Tmwicklung aus Asbestschnüren oder ahn-Hohem Werkstoff umgeben ist.

8. Verfahren zum Betriebe der Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen des gewünschten Innendurchmessers des zu gießenden Hohlbolzens das konische Dornrohr in der Gießrichtung gehoben oder gesenkt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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