DE843136C

DE843136C - Vorrichtung zur Verbesserung der Blockguete bei Kokillenguss

Info

Publication number: DE843136C
Application number: DED7429A
Authority: DE
Inventors: Henri Jean Dipl-Ing Daussan
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-12-06
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1952-07-07

Description

Vorrichtung zur Verbesserung der Blockgüte bei Kokillenguß 1)as Patent 8)o o6 i betrifft eine Vorrichtung zur Verhesserung der Blockgüte bei Kokillenguß, wobei die Vorrichtung auf <las Unterteil der Kokille aufgel(-gt wird, uni diese gleichzeitig zu schützen. I )iese Vorrichtung besteht aus einem flachen Einsatz, dessen t'roportionen etwa dem Kokillenquerschnitt entsprechen und der aus dünnen, relativ (licht, beieinanderlirgenden. senkrecht zum Kokillenhcuden angeordneten Wänden besteht, die Kanäle (uler Eiihren bzw. \\'alwn miteinander bilden. Der I'i»#atz kann beliebig hoch sein, und die Wände kiinnen etwa i mm oder auch nur Bruchteile eines \lillimeters stark sein. Die von den senkrechten \\':indcn -cl» ldeten Kanüle sollen einen Querschnitt Von min<lestrn> etwa 3 (Imin und höchstens i ddm besitzen. Diese 'Vorrichtung gemäß dem Patent 8i9 o6i bildet eine Art Dämpfer, der sowohl zu Beginn des Gießens als auch während des Metallaufsteigens, und zwar sowohl beim direkten Gießen als auch heim Gespanngießen, das durch den Gießstrahl verursachte Entstehen von flüssigen Metallspritzern, das Erzeugen von Bespritzungen auf der inneren Kokillenwand und das Aufbrausen des flüssigen Metalls vermeidet.
Gemäß der zusätzlichen Erfindung wird diese Vorrichtung nach dem Patent 8io o6i in Kombination mit einem Kissen zur Anwendung gebracht, (las ebenfalls dazu dient, die Blockgüte und das (ließen selbst zu verbessern sowie den Kokillenboden zu schützen. Ein solches Kissen ist für diese Zwecke bereits vorgeschlagen worden. Derartige Kissen bestehen aus einer gänzlich geschlossenen Hülle, die einen oder mehrere Füllstoffe enthält. Sie bildet einerseits ein Dämpfungskissen und ermöglicht andererseits eine Reinigung des Metalls. Die Füllstoffe wirken über-die ganze Blockhöhe, und zwar entweder als Wärmeschutzmasse (Wärmeisolierung), wodurch insbesondere ein Abstrahlen der M'ärme vom Kopfteil verhütet wird, oder als wärmeerzeugende Stoffe, die durch Verbrennung oder geeignete exothermische Reaktion wirken und eine reinigende Schlacke entwickeln, welche die zu entfernenden Fremdkörper gewissermaßen einschließt oder in den verlorenen Kopf des Blockes mitnimmt oder Gase, wie CO, C02 od. dgl., entwickeln, wodurch ein Ausbreiten der Schlacke auf der Oberfläche des Metallbades erleichtert wird.
Bei der zusätzlichen Erfindung dient der wabenartige, gleichzeitig als Dämpfer wirkende Einsatz als Träger für das reinigende Kissen. Während des Gießens bildet der wabenartige Einsatz einen Schwimmer, der das reinigende Kissen mitreißt und dabei eine progressive Verteilung der, reinigenden Stoffe in dem schmelzflüssigen Metall ermöglicht. Der Gießstrahl bildet zu Beginn des Gießens eine zentrale Höhle im Einsatz, und die Reinigungsstoffe fließen progressiv aus dieser Höhle, die einen Verteilungskamin bildet, aus, sofern die Reinigungsstoffe entweder pulverförmig sind oder aus feiner' Teilchen bestehen oder unter der Hitzewirkung des flüssigen Metalls schmelzen.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und schematisch dargestellt, und es bedeutet Fig. i Vertikalschnitt 1-l gemäß Fig. 2 einer nach der Erfindung auf den Kokillenboden aufgelegten Vorrichtung bei Gespannguß, Fig. 2 Draufsicht nach Fig. i mit Teilschnitt, Fig. 3 Schnitt entsprechend Fig. i, wobei die Vorrichtung auf dem flüssigen, bereits gegossenen Metall schwimmt, Fig. .b Horizontalschnitt einer Ausführungsweise des als Träger für das Kissen wirkenden wabenartigen Einsatzes im vergrößerten Maßstabe, Fig. g und6 Vertikalschnitte durch N'orrichtungsvarianten nach der Erfindung.
Fig.7 Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, die auf dem Kokillenboden bei Anwendung von direktem Guß aufgelegt ist, Fig. 8 Schnitt gemäß Fig. 7 während des Gießens, Ui-. 9 bis i i Vertikalschnitte durch weitere Ausf'ihrungsforinen, Fig. 12 und 13 Vertikalschnitte weiterer Varianten in zwei Lagen während des Gießens.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. i bis 3 wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Kokille 1 iinGespannguß angewendet. Das schmelzflüssige Metall, die Legierung, der Stahl od. dgl. tritt durch einen Gießkanal 2 und ein zentrales loch 3, die im Kokillenboden ,4 vorgesehen sind, in die Kokille i hinein. Die Vorrichtung nach der Erfindung wird auf die innere Fläche 5 <fieses Bodens, also im Kokillengrund, gelegt.
Die Vorrichtung nach der Erfindung besteht aus der Kombination eines Einsatzes A, der auf dem Boden 4 steht, und eines reinigenden Kissens B, das auf diesen Einsatz A gelegt wird. Der Einsatz A kann entsprechend dem Hauptpatent gewählt werden. Er besteht aus einem Bündel dünner Wände 6, die so angeordnet sind, daß sie zahlreiche parallel zueinanderliegende Kanäle 9 bilden, die senkrecht zu der oberen und unteren Fläche 7 und 8 angeordnet sind. Die Länge der Kanäle 9 kann 5 mm bis 20 cm und auch mehr sein. Die Länge hängt ab. von der Höhe und dem Querschnitt des Gießstrahles und von den Kokillenabmessungen. In Einzelfällen kann der wabenartige Einsatz A 30 cm bis zu i m hoch sein.
Die Wände 6 des Einsatzes =1 können entweder aus einem feuerfesten Stoff, wie Asbest, bestehen oder so beschaffen oder präpariert sein, daß sie langsam verbrennen und teilweise oder völlig verschlacken, z. B. Papieroder Pappe, die mit einem alkalischen Silicat imprägniert ist, wie Natriumsilicat, dessen Molekularverhältnis S'02: Na20 unter Beachtung der praktisch gegenwärtig möglichen Grenzen i bis 3,75 sein kann. Bei Anwendung von Pappe undPapier können dieseStoffe wenig oder überhaupt nicht imprägniert sein, falls eine schnellere Zerstörung des Einsatzes A erwünscht ist.
Der Einsatz A kann beispielsweise aus mehreren, gegebenenfalls mehrlagigen, eben zusammengestellten Wellbögen oder aus einem einfachen Wellbogen, der spiralig zusammengerollt wird, gebildet sein.
Wie in Fig. 4 dargestellt, kann man auch wechselweise ebene Wellpappe io und ii undWellpappbogen 12, . die entsprechend der Krümmung geformt sind, nebeneinanderlegen. Hierdurch erzielt man drei Kanaltypen, und zwar eine, die mit 9a bezeichnet ist, von kleinem Querschnitt im Innern der Bögen und eine andere, die mit 9b bezeichnet ist und dreieckige Form aufweist, sowie eine weitere, die mit 9c bezeichnet ist und halbkreisförmigen Querschnitt od. dgl. besitzt. Der Ouerschnitt der Kanäle 9a kann beispielsweise in einem Viereck mit ,I bis 5 mm Seitenlänge eingeschrieben sein, da der Durchmesser des Querschnittes der Kanäle 9c von halbkreisförmiger Form 4o bis 5o mm betragen kann.
Der wabenartige Einsatz kann auch aus einem Bündel von Röhren zusammengestellt sein, die miteinander befestigt werden besipielsweise durch Kleben und/oder durch eine alle Röhren umschließende Bandage.
In der Mitte des wabenartigen Einsatzes A kann ein großer Kanal oder Kamin 13 vorgesehen sein, dessen Durchmesser größer als der des Gießloches3 bzw. des Gießstrahles ist. Der Durchmesser dieses Kanals 13 kann beispielsweise für einen Durchmesser des Gießstrahles von 30 mm 6o mm betragen. Dieser Zentrumkanal ist aber nicht unbedingt erforderlich. Die ]<leinen Kanäle können einen Durchmesser von beispielsweise 5 bis io mm besitzen. Man kann die Hitzebeständigkeit des Einsatzes A an dessen äußeren Bereich verlegen, so daß man den Kanal 13, der durch den Gießstrahl automatisch geformt wird, nicht extra vorzusehen braucht.
Die :itißere =@lmieaung des Wabenein:atzes .1 entspricht ungefähr der inneren Abmessung der l@okille i, so daß die @itiljere NN'and des Einsatzes einen kleinen Abstand gegenüber der inneren Kokillenwand i1 aufweist.
Das reinigende Kissen B besteht aus einer Hülle t 5 aus Papier, Pappe oder einem sonstigen Stoff, der an der oberen Fläche stark hitzebeständig ist, während die untere Fläche weniger hitzebeständig ist, weuigstens in ihrem mittleren Teil. Die Hülle 1,5 ist in ihrem oberen Mittelbereich durch eine Scheibe i6 aus Pappe od. ähill. genügend steifen Stoff und an ihrer unteren Fläche durch einen hitzebeständigen, halbflachen Ring 17 verstärkt. l?iiie Schnur od. d-1. 1!: verbindet die Scheibe 16 und den 1Zing 17, und sie bildet außerdem einen I landgriff i<, der.ein leichtes Auflegen des Kissens B auf den Boden der Kokille beispielsweise mittels eines Hakens ermöglicht.
Das Kissen B und gegebenenfalls der Träger A sind mit pulverigen oder aus kleinen Teilchen oder aus schmelzbarer Masse bestehenden Stoffen 2o gefüllt. Diese Stoffe sind a) desoxv(lierende oder beruhigende Stoffe, wie Mangan. Silicium. Aluminium, Zirkonium, Titan, Legierungen oder Eisenlegierungen dieser Stoffe, wie Silicium-Eisen (Ferrosilicium), Silicium-Aluminitim, .lltlniitiiiiin-Silicu-rn-llangan, Caleium-Silicium, Silicium-Mangan usw.; b) reinigende Stoffe (entphosphorend, entschwefelnd, entgasend), wie kaustisches Soda, Natriumcarbonat, Calciumkarbid, Calciumfluorid, Natriumfluorid, Kiesel : Kalk in einem geeigneten Ver@hältnis, Eisenoxyd, ivieGlülisliäne(vorzugsweiseFe0), gekohltee oder sonstige Stoffe, die durch Entweichen von CO (Kohlenstoffoxyd) oder von Wasserstoff und Sauerstoff ein Aufwallen oder eine ol>erflächliclie Spannung verursachen; c) wärmeerzeugende Stoffe, die zu exothermischen lZeaktionen Füllren, insbesondere kohlende bzw. gekolilte Stoffe, wie Sägemehl, Holzkohle, Kicks, Graphit. :\ntlii-azit und verschiedeneKohlenarten.
1)ie Ausbildung und Auswahl dieser Chargen Kann leicht durch die üblichen iZegeln der Eisenliiittenktili(le bestiinnit werden.
U'enn die Basizität und der Flüssigkeitsgrad der reinigenden Schlacke und auch der Gehalt au Fe0 zunehmen, eliminiert sich der Hiosphor vomMetall.
1)er Schwefel eliminiert sich, wenn die Basizität find der Flüssigkeitsgrad zunehmen und ein Auft\allen bei hohen "Temperaturen erfolgt.
Indes kann sich eine übermäßige Basizität der Schlacke der Eiltl>llosl>liorting widersetzen. Als erstschwefelnde Stoffe sind das Calciumkarbid und das Mangan und ini allgemeinen die Stoffe, die zur Bildung einer warmen und flüssigen Schlacke führen, bekannt.
Die Zusammensetzung der Charge des Kissens B und gegebenenfalls auch des Einsatzes A hängt davon ab, oll bertiliigter oder tinlieruliigter Stahl oder oll direkter Guß oder Gespannguß vorliegt. .\ttch die Gießtemperaturen sind mitbestimmend. Die in den Chargen der Kissen vorzusehenden optimalen Verhältnisse sind leicht aus den dem l@ acliniann bekannten Prinzipien ableitbar, die während der Veredelungsoperationen in den verschiedenen üblicherweise angewandten Apparaten. Konvertern, Schmelzflammöfen, elektrischen Öfen usw. angewandt werden.
Eine :Mischung aus beispielsweise Kohlenstoff und Soda (Hydroxyd oder Natriumcarbonat) kann in allen Fällen des Gießens beruhigten Stahles erfolgreich verwendet werden. Die Menge von Soda kann zwischen to bis 50°/o und- sogar mehr betragen.
Im Fall eines unberuhigten Stahles ergibt eine Mischung aus Natriumfluorid, Kieselsäure und Soda fast in allen Fällen gute Ergebnisse.
Zum größten Teil rühren die sehr günstigen Ergebnisse von der rationellen Verteilung der Stoffe, die die Charge der Vorrichtungen mach der Erfindung bilden, her, deren Reaktionen unter der Wärmewirkung und in Berührung mit .dem flüssigen Metall während des Metallaufsteigens in der Kokille stattfinden.
Beispielsweise kann im Fall einer zylindrischen oder kegelstumpfförmigenKokille mit 4ocmDurchmesser am Boden das reinigende Kissen B achteckig sein. Der umgeschriebene Kreis hat 38 cm Durchmesser. Die Hülle dieses Kissens kann dadurch erzielt «erden, daß man von zwei viereckigen Blättern, deren Ecken nach innen entsprechend der Bezeichnung 15" zurückgefaltet sind, ausgeht. Der Einsatz A kann 39 cm Durchmesser und 3 bis 5 cm Höhe besitzen. Er kann vorteilhaft so wie in Fig. 4 dargestellt angefertigt sein.
Vor dem Gießen legt man einfach die Vorrichtungen A und B auf den Boden 4 der Kokille; und zwar entweder vor oder nach dem Aufstellen derselben.
Wenn der Gießstrahl durch das Loch 3 gelangt, durchdringt er von unten nach oben den zentralen Kamin 13 und den Ring 17 und durchbohrt den mittleren Teil, der unteren, wenig oder nicht hitzebeständigen Fläche der Hülle 15. Dabei fließt der Stoff 2o aus dem Kamin 13 durch den Ring 17 aus, dessen Lochabmessungen das maximale Ausströmen bestimmen.
Je nach dem Gießstand steigen die beiden Vorrichtungen A und B mit dem Spiegel h-h des flüssigen, bereits gegossenen Metalls oder der Legierung 21 hoch (vgl. Fig. 3). Die Stoffe 2o, die zunehmend in das Loch 22 (Fig. 3) fallen, verbreiten sich im Bereich 23 über die metallische Badfläche entsprechend den Pfeilen f unterhalb des Einsatzes -9. Dies geschieht während des ganzen Einfüllens in die Kokille und über die gesamte Höhe des Blockes, wodurch eine langsame und rationelle Verteilung der in dem Kissen B enthaltenden Stoffe 20 gesichert wird.
Außerdem ist zu berücksichtigen, daß die obere, stark hitzebeständige Fläche der Hülle 15 des Kissens B pulverige oder schmelzbare Masse zurückhält und verhütet, daß sie nach oben emporgeblasen wird, und zwar durch die Verbrennungsgase der Vorrichtungen oder durch die Gase, die sich in mehr oder weniger großen Mengen vom flüssigen Metall entwickeln. Ferner verstärkt der Bereich 23 die aus den Vorrichtungen gebildete wärmeisolierende Wand.
Die Erfahrung hat bewiesen, daß hei der Kombinierung der beiden Vorrichtungen A und B die Hautfehler des Blockes viel mehr reduziert sind als ini Fall der getrennten Anwendung der einen oder anderen Vorrichtung. Da der Gießstrahl die untere Fläche des Kissens B durchschlägt, formt er selbst die Öffnung, durch die die Füllung 20 sich langsam ergießt. Im Fall der alleinigen Anwendun- des Kissens B läuft die Füllung 2o die Gefahr, auf einmal auf die ganze Badfläche 21 ausgeschüttet zu werden.
L`rn die Handhabung und (las Legen der Vorrichtungen A und B am Boden der Kokille mittels eines Hakens od. dgl. zu erleichtern, können diese Vorrichtungen durch ein oder mehrere Bindemittel verbunden sein, beispielsweise, wie in Fig. 5 dargestellt, mittels zweier Schnüre 24, die in 24°, 25 und 26 gebunden sind. Diese bilden unter dem Einsatz _9 eine Schnalle, auf welche nacheinander zwei Sperrknoten 27 neben der Scheibe 16 und eine Betätigungsschnalle 28 zwischen den Neiden Knoten 25 und 26 gebildet sind. Verständlicherweise werden am Anfang des Gießens die Bindemittel in ihrem unteren Teil durch das flüssige Metall vernichtet.
Damit das Kissen B auf dem Einsatz A zentriert bleibt, kann matt die in Fig.6 dargestellte Einrichtung wählen. Der Einsatz A besitzt eine konkave Oberfläche, deren Rand 29 das reinigende Kissen B zentriert hält. Diese Einrichtung erleichtert außerdem das Ergießen der Kissencharge. Wenn der Kokillenhodeli konkav ist, kann die untere Fläche des Einsatzes A konvex und gleich weit von der Oberfläche diesesEinsatzes.-3 entfernt seil).
Beide Vorrichtungen A und B können auch in einer gemeinsamen Hülle, deren Unterteil bei Berührung mit dem flüssigen Metall schnell vernichtet wird, untergebracht sein.
Die Fig. ; bis 12 betreffen die Anwendung der Erfindung im Fall des direkten Gießens.
In diesem Fall ist das Problem etwas schwieriger, da im allgemeinen der Gießstrahl den Kokillengrun(i alt irgendeinerStelle trifft, und zwar manchmal sogar alt der Peripherie, wenn beispielsweise der in der Gießpfanne befestigte Ausguß schief gestellt ist. Einerseits kommt es oft vor, daß der Gießstrahl, anstatt die Form eines regemäßigen Zylinders zu haben, sich wie ein Schirm öffnet, z. B. darin, wenn der Stopfen des Ausgusses schlecht während der Betätigung funktioniert. Andererseits kann sich der Metallstrahl während des Eingießens verschieben, nämlich dann, wenn die Gießpfanne Ohne Führung alt langen Kabeln angehängt ist. .\iall kann die vorgenannten Nachteile vermeiden, wenn man z. B. einen Zwischenbehälter oder Gießkorb zwischen die Pfanne und die Kokille stellt, so (laß das Gießloch (fieses Korbes gegenüber der Kokille dieselbe Lage @@<ihren(i des ganzen Eingießens bewahrt.
Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.7 bis 9 bleibt der Einsatz A' auf dem Boden 30 der Kokille i, der diesmal mit keinem Gießloch versehen ist, liegen. Dieser Boden kann eben oder konkav sein, wie durch die gestrichelte Linie 31 dargestellt, und zwar entweder voll Anfang an oder durch Verschleiß, der durch den Gießstrahl 32 verursacht wird. Im Fall eines konkaven Bodens kommt der Einsatz :9' durch relative Verschiebung der Wände, die ihn bilden, was besonders leicht ist, wenn der Einsatz, wie im 1-Iauptpatent beschrieben, durch spiraliges Zusammenrollen eines Streifens erzielt ist, mit dem Boden der Kokille zwangsläufig in Berührung. Sämtliche Kanäle dieses Einsatzes besitzen denselben Querschnitt, da es nicht notwendig ist, einen mittleren Kamin vorzusehen, den der Strahl infolge seitwärts immer möglicherVerschiebungen vielleicht nicht erreichen würde.
Das reinigende Kissen B' ist auf den Einsatz A', an dem es erwünschtenfalls befestigt sein kann, gelegt. Vorzugsweise wird die obere Wand der Hülle 33 stärker als die untere Wand gemacht, beispielsweise durch einen zusätzlichen Bogen aus Pappe 34, wobei zwischen Bogen 34 und oberer Hüllenwand 33 ein weiteres Material eingefügt sein kann. Die obere Wand 33 und 34 der Hülle ist zweckmäßig wieder stark hitzebeständig, während die untere Wand nur sehr schwach hitzebeständig zu sein braucht.
Wenn der Gießstrahl 32 am Anfang des Gießens die Vorrichtungen trifft, durchbohrt er sie und erreicht den Boden 30, nachdem er sich infolge des `'Widerstandes durch die Vorrichtungen B' und A' leicht ausgebreitet hat. Er reißt einen Teil der pulverigen oder aus kleinen "Teilchen bestehenden Charge 35 mit sich, die eine solche Zusammensetzung besitzen soll, daß sie von diesem Augenblick ab reinigend wirkt. Die kleine Menge Asche, die aus der durch den Gießstrahl 32 verursachten Verbrennung des Papiers oller der Pappe oder der Stoffe 35 entsteht, schützt den Boden 30 gegen die zerstörendeWirkungdes bereits starkgeschwächten Strahles 32.
Wenn der Strahl die Peripherie der Kokille t erreicht hat und der Auftrieb ausreichend ist, steigt die Vorrichtung wie im Fall des Gespanngusses hoch, ohne im Bad 36 (Fig. 8) nennenswert einzutauchen, denn das spezifische Gewicht eines Stahlbades ist drei- bis viermal höher als das der Charge des Kissens B'. Demzufolge taucht ungefähr ein Drittel der Höhe des Einsatzes A' ein, und zwar unter Berücksichtigung des relativ geringen Gewichtes des Einsatzes A'(vgl. den Spiegel 1-h des flüssigen Bades in Fig. 8).
Der durch den Gießstrahl entstehende zentrale Kamin erweitert sich unter der Wirkung der Wärmestrahlung und/oder der Schwingungen des Gießstrahles 32. Der Strahl dringt in das Bad 36 ein, wodurch er gemäß den Pfeilen f2 (Fig.8) Wirbel verursacht. Die Wannenwände des Einsatzes A1 werden mehr oder weniger vernichtet, die Stoffe 35 des Kissens BI fallen heraus und werden mehr oder weniger durch den Gießstrahl im Wirbel in (las Bad 36 mit hineingerissen.
:\m Ende des Gießens ist der Einsatz Al mehr oder weniger vernichtet, so daß das restliche Pulver sich am Oberteil der Kokille verbreitet, wo es .eventuell als I.unkerpulver wirken kann.
Wenn aus irgendeinen Grunde das reinigende Kissen BI am Ende des Gießens nicht völlig leer ist, kann es mittels einer Stange od. dgl. vernichtet werden, damit auch die letzten Teile der Charge 35 finit (lern flüssigen Metall in Berührung kommen.
Die untere Fläche des reinigenden Kissens B1 wird nicht hitzebeständig vorgesehen, damit sie schnell durch die von den Kanälen des Einsatzes Al ausgehende thermische Ausstrahlung verkohlt. Die Charge dfi fließt mehr oder weniger gleichförmig durch den gesamten wabenartigen Einsatz Al aus.
Bei der Ausführungsform nach Fig.9 ist das reinigende Kissen l3'2 zwischen zwei Einsätzen .41 und A2 gelegt. Der obere Einsatz A2 sichert die Verstärkung des reinigenden Kissens B2, und zwar an Stelle der Pappe 34 nach Fig.7. Dadurch werden in sicherer Weise das Bespritzen des Pulvers von oben und die Vernichtung der oberen Wand des Kissens B2 vermieden.
Bei Anwendung von zwei Einsätzen Al und A2 empfiehlt es sich, entsprechend Fig. io diese beiden l,Cinsä tze mit dem dazwischenliegenden Kissen B'2 finit einer ringförmigen Bandage 48 zu versehen, die beispielsweise aus mehrmals herumgewickeltem Papier oder Pappe, die mit Natriumsilicat imprägniert sein kann, besteht. Die Bandage 48 soll sehr widerstandsfähig sein, damit sie beim Aufsteigen der Gesamtvorrichtung Al, B2, A2 nicht zerstört wird.
Im Fall der Anwendung des direkten Gießens kann man das reinigende Kissen auch unter den wabenförnnigen Einsatz legen. Das reinigende Kissen B3 kann beispielsweise, wie in Fig. i i dargestellt, in einer Höhle 36, die am Boden 37 der Kokille vorgesehen ist, untergebracht sein. Diese Höhle ist stahlwerksüblich, um einen Auswuchs am Blockfuß zur Walzerleichterung zu erzielen. In diesem Fall können die zwei großen l,' lächen des Einsatzes A 3 eben oder leicht gewölbt sein.
Vin die llerstellung und die Handhabung der \"orrichtung A3 ztt erleichtern, klebt man beispielsweise mittels Natriumsilicats das Kissen B3 mit seiner oberen Fläche an die untere Fläche des Einsatzes .43, oder man verbindet beide Vorrichtungen mit Bindemitteln, wie z. B. in Fig. i bis 6 dargestellt.
Ein Kanal 38, dessen Querschnitt größer als der des Gießstrahles 32 ist, kann, wie in Fig. ii dargestellt, mitten im Einsatz A3 geformt sein. Es kann auch dem Gießstrahl 32 selbst überlassen sein, diesen Kanal 38 selbst zu formen. Der mittlere Teil dieses Einsatzes A3 ist wenig oder nicht hitzebeständig, damit in allen Fällen am Anfang des Gießens der Gießstrahl mit dem im Kissen Bs enthaltenen Stoff 39 in Berührung kommt.
Für eine Kokille von viereckigem Querschnitt mit einer Kantenlänge von 6o cm kann man beispielsweise einen kreisförmigen oder viereckigen Einsatz As mit 55 cm Durchmesser oder Kantenlänge in ein reinigendes Kissen B3 nehmen, das entweder achteckig, wobei der umgeschriebene Kreis ungefähr 30 cm Durchmesser hat, oder viereckig ist, wobei die Kantenlänge dieselbe Dimension besitzt.
Die erste Berührung des Gießstrahles 32 mit der Charge 39 findet in der klar begrenzten, zwischen dem Einsatz As und dem Boden 37 geformten Höhle statt, wobei jede Bespritzungsgefahr durch Teilchen dieser Charge, bezogen auf die Wand der Kokille i, oder ein Emporblasen in Richtung Kokillenoberteil vermieden ist. Während des Metallaufsteigens neigt der Einsatz As dazu, die festen Teilchen der Charge 39 des Kissens B3 und die Unreinigkeiten (Einschlüsse) des gegossenen Metalls zu sammeln, und zwar zufolge der Anziehung fester Körper an feste Körper in einem flüssigen Bad, und vermeidet dadurch, daß diese Teilchen die Wand der Kokille bedecken.
Die Verbrennungsgase des Kissens B3 und die sich vom flüssigen Strahl entwickelnden Gase weichen sehr leicht durch die vertikalen Kanäle des Einsatzes As aus; ohne daß die Charge des Kissens B3 durch diese Gase emporgeblasen wird.
Das reinigende, unter den Einsatz As gelegte Kissen B3 vergrößert ebenfalls den Schutz des Kokillenbodens gegen die vernichtende Wirkung des Gießstrahles, und zwar in vollkommenerer Weise als der Einsatz As entsprechend dem Hauptpatent allein angewendet, denn im Fall der alleinigen Anwendung des Einsatzes ist es ziemlich schwierig, die Dimensionen der Kanäle dieses Einsatzes und seine Hitzebeständigkeit zu regeln, damit der Gießstrahl nicht auf den Einsatz aufprallt oder daß er ihn nicht allzu schnell durchbohrt, so daß sich der Kokillenboden bzw. -grund nicht übermäßig verschleißt.
In den Fig. 12 und 13 ist eine AusfÜhrungsform nach der Erfindung dargestellt, ;bei der das reinigende Kissen B4 in einer Höhle 40 über einem flachen Boden 41, die durch die untere konkave Fläche des Einsatzes A4 geformt wird, untergebracht ist. Die obere Fläche dieses Kissens kann eben, wie durch die gestrichelte Linie 42 dargestellt, oder konvex, 43, und etwa parallel zur unteren Fläche 44 ausgebildet sein. In diesem Fall besitzt das reinigende Kissen B4 eine konvexe obere Fläche und eine ebene untere Fläche.
Gemäß der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 ist das reinigende Kissen B4 durch Bindemittel 45 mit dem Einsatz A4 verbunden. Es kann auch mittels eines geeigneten Stoffes, z. B. Natriumsilicat, mit seiner oberen Fläche an der unteren Fläche des Einsatzes A4 angeklebt sein.
Unter der Wirkung des Auftriebes des relativ großen spezifischen Gewichtes des Bades ist das Aufsteigen des Kissens B4 sehr regelmäßig. Die allzu reichliche Zerstreuung der Kissencharge in Richtung der Wände ist demzufolge durch den Einsatz wie in den anderen Beispielen vermieden. Als Variante ist der Einsatz ohne zentralen Kamin vorgesehen. Indes ist sein mittlererTeil sehr wenig oder nicht hitzebeständig, so daß der Gießstrahl 32 sich selbst zu Beginn des Gießens einen Weg,47 (Fig. 12) bahnt und dadurch die Charge des reinigenden Kissens B4 ständig mitreißt.
In allen beschriebenen Fällen des direkten Gusses ermöglicht die Kombinierung der beiden Vorrichtungen, Kissen und Einsatz, einen wirksameren Schutz des Bodens und sichert während des Gießens die Verteilung der reinigenden oder/und als Lunkerpulver wirkenden Charge. Dadurch vermeidet man das Verspritzen der Charge in Richtung Kokillenwand und die zu reichliche seitliche Wegschleuderung von festen Teilen des NIittelhereiches in Richtung Kokillenwand, wodurch sich die Teilchen sofort bei Berührung mit der Wand oder mit dem Kokillenboden, solange Kokille und Boden kalt sind, ansetzen könnten. Ferner wird die zu starke Wallung des flüssigen Metalls in Richtung Kokillenwand und damit die Bildung der Fußschuppen vermieden.
Um diese verschiedenen Ergebnisse zu erreichen, müssen die Vorrichtungen genügend lang sein, und zwar als Funktion der Dimensionen der Kokille, des Durchmessers, des Gießstrahles und der Gießliöhe. Damit die. Vorrichtung zum mindesten einen Teil ihrer Aufgaben erfüllt, sind 3 bis io cm Höhe normalerweise ausreichend. Indes ist es erwünscht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung während des gesamten Gießvorganges wirkt, insbesondere im Fall des Gespanngusses. Man kann, wie bereits erwähnt, die Teile des Kissens, die sich am Ende des Gießens von ihrer Charge nicht geleert hätten, mit einer Stange vernichten.
Im Rahmen der Erfindung sind viele Ausführungsformen möglich, von denen in der Zeichnung nur einige Beispiele dargestellt sind. So können beispielsweise im reinigenden Kissen mehrere voneinander unabhängige Abteilungen vorgesehen sein, die jede eine definierte Charge besitzen und deren Lage im Kissen so vorgesehen sein kann, daß die einzelnen Chargen nur in gewünschten Augenblicken mit dem flüssigen Bad in Berührung kommen. So kann man beispielsweise im Außenbereich des reinigenden Kissens für den Fall der Ausbildung der Erfindung nach den Fig. i bis 9 eine als Lunkerpulver wirkende Charge kranzartig vorsehen, die erst im Oberteil des noch nicht erstarrten Blockes wirksam wird, also sobald die bereits schon verteilte übrige Charge des Kissens zur Reinigung des Blockes sich ausgewirkt hat. Hierdurch kann das Absenken des Blockes am Ende des Gießens erleichtert werden. Die Reinigungswirkung kann beispielsweise durch eine oder mehrere Stoffe, die eine Turbulenz verursachen, erzielt werden, wobei die Bildung von nicht metallischenEinschlüssen oder eingeschlossenen Gasen im Blockinnern und insbesondere im Randbereich vermieden wird. Im Fall des Beispiels nach Fig. 4 können die zwischenliegenden, gewellt dargestellten Bögen zickzackförtnig gefaltet sein.

Claims

PATEN TANSPRCCHE: i. Vorrichtung zur Verbesserung der Blockgüte bei Kokilleriguß, bestehend aus einem Einsatz,.dessen Proportionen etwa dem Kokillenquerschnitt entsprechen und der aus dünnen, relativ dicht beieinanderliegenden, senkrecht zum Kokillenboden angeordneten Wänden besteht, die Kanäle oder Röhren bzw. Waben miteinander bilden, nach Patent 8io o6i, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem auf den Kokillenboden gelegten wabenförinigen Einsatz (A) ein auf oder unter diesem Einsatz befindliches Kissen (B) vorgesehen ist, das eine Füllung reinigender oder/und wärmeerzeugender oder/und als Lunkerverhütungsmittel wirkender Stoffe enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Kissen (B) aus einer gänzlich geschlossenen Hülle (i@) besteht, die einen oder mehrere Füllstoffe (2o) enthält, die ihrerseits über die ganze Blockhöhe wirken, und zwar entweder als Wärmeschutzinasse (Wärmefsolierung), wodurch insbesondere ein Abstrahlen der Wärme vom Kopfteil verhütet wird, oder als wärmeerzeugende Stoffe, die durch Verbrennung oder exotliermische Reaktion wirken und eine reinigende Schlacke entwickeln, welche die zu entfernenden Fremdkörper gewissermaßen einschließt oder in den verlorenen Kopf des Blockes mitnimmt, oder Gase entwickeln, wodurch ein Ausbreiten der Schlacke auf der Oberfläche des Metallbades erleichtert wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wabenartige, gleichzeitig als Dämpfer wirkende Einsatz (A) als Träger für das reinigende Kissen (B) dient, mit der Maßgabe, daß während des Gießens der wabenartige Einsatz (A) einen Schwimmer bildet, der das reinigende Kissen mitnimmt und dabei eine progressive Verteilung der reinigenden Stoffe (20) in dem schmelzflüssigen Metall (21, 36) ermöglicht und .der Gießstrahl (3, 32) zu Beginn des Gießens eine zentrale Höhle im Einsatz (A) bildet und die Reinigungsstoffe (20) progressiv aus dieser Höhle, die einen Verteilungskamin bildet, ausfließen.
4. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsstoffe (2o) entweder pulverförmig sind oder aus feinen Teilchen bestehen oder unter der Hitzewirkung des flüssigen Metalls schmelzen.
5. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe des wahenartigen Einsatzes (A) in Abhängigkeit von der Höhe und dem Querschnitt des Gußstrahles und von den Kokillenabmessungen Beinessen ist und zwischen 1/2 und ioo cm schwankt.
6. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (6) des Einsatzes (A) entweder aus einem feuerfesten Stoff, \de Asbest, bestehen oder so beschaffen oder präpariert sind, daß sie langsain verbrennen und teilweise oder völlig verschlacken, z. B. Papier oder Pappe, die mit einem alkalischen Silicat imprägniert ist, wie Natriumsilicat, dessen Molekularverhältnis Si()_ : Na.,@0 unter Beachtung der praktisch gegenwärtig möglichen Grenzen i bis 3,75 sein kann.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, <laß bei Anwendung von Pappe und Papier die Stoffe des Einsatzes (A) wenig oder überhaupt nicht imprägniert sind, falls eine schnellere Zerstörung des Einsatzes (A) erwünscht ist. B. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (A) wechselweise aus ebener Wellpappe (i o und i i) und entsprechend der Krümmung geformten Wellpappbögen (12) oder durch Zickzackformung der Wellpappe gebildet ist. c. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der wabenartige Einsatz (A) aus einem Bündel von Röhren zusammengestellt ist, die durch Kleben und/oder durch eine alle Röhren umschließende Bandage miteinander verbunden sind. io. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte des v,-abenartigen Einsatzes (A) ein großer Kanal oder Kamin (13) vorgesehen ist, dessen Durchmesser größer als der des Gießloches (3) bzw. des Gießstrahles (32) ist. i i. Vorrichtung nach Anspruch i o, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzebeständigkeit des Einsatzes (A) an dessen äußeren Bereich verlegt ist, derart, daß der Kanal (13), der durch den Gießstrahl (32) automatisch geformt wird, nicht vorgesehen zu Nv-erden braucht. 12. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Abmessung des Wabeneinsatzes (A) so gewählt ist, claß die äußere `'Fand des Einsatzes (A) einen kleinen Abstand gegenüber der inneren Koklllenwand (14) aufweist. 13. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (15) des reinigenden Kissens (B) aus Papier, Pappe oder einem sonstigen Stoff, der an der oberen Fläche stark hitzebeständig ist, besteht, während die untere Fläche weniger hitzebeständig ist, wenigstens in ihrem mittleren Teil. i4. @"orriclittitig nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (15) in ihrem oberen Mittelbereich durch eine Scheibe (16) aus Pappe oder ähnlichem genügend steifen Stoff und an ihrer unteren Fläche durch einen hitzebeständigen, halbflachen Ring (17) verstärkt ist. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schnur od. dgl. (18) die Scheibe (16) und den Ring (17) verbindet und außerdem einen Handgriff (i9) bildet, der ein leichtes Auflegen des Kissens (B) auf den Boden der Kokille oder auf den wabenartigen Einsatz (A) ermöglicht. 16. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vorrichtungen (A und B) durch ein oder mehrere 13iiideinittel verbunden sind, beispielsweise mittels zweier Schnüre (24). . Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel (24) eine Schnalle (28) für die Handhabung des Einsatzes (.d) zusammen mit dem Kissen (B) bilden. 18. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zweck der Zentrierung des Kissens (B) auf dein Einsatz (A) dieser eine konkave Oberfläche besitzt, deren Rand (29) die Zentrierung des Kissens (B) bewirkt. ig. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß bei konkaver Ausbildung des Kokillenbodens die untere Fläche des Einsatzes (A) konvex und gleich weit von der Oberfläche dieses Einsatzes (A) entfernt ist. 20. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen (A und B) in einer gemeinsamen Hülle, deren Unterteil bei Berührung mit dem flüssigen 'Metall vernichtet wird, untergebracht sind. 21. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Fläche des reinigenden Kissens (B1) bei direktem Guß auf den Einsatz (A') aufgelegt und erwünschtenfalls mit diesem befestigt ist. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand der Hülle (33) stärker ist als die untere Wand, beispielsweise durch einen zusätzlichen Bogen aus Pappe (34), wobei, zwischen Bogen (34) und oberer Hüllenwand (33) ein weiteres Material eingefügt sein kann. 23. Vorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Wand (33 und 34) der Hülle stark hitzebeständig ist, während die untere Wand nur sehr schwach oder überhaupt nicht hitzebeständig ist. 24. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das reinigende Kissen (B2) zwischen zwei Einsätzen (A' und A2) sich befindet. 25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einsätze (Al und A2) mit dem dazwischenliegenden Kissen (B=) mit einer ringförmigen Bandage (48) versehen sind, die beispielsweise aus mehrmals herumgewickeltem Papier oder Pappe, die mit Natriumsilicat imprägniert sein kann, besteht. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (48) sehr widerstandsfähig ist, derart, daß sie beim Aufsteigen der Gesamtvorrichtung (At, B2, .-1') nicht zerstört wird. 27. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall der Anwendung des direkten Gießens das reinigende Kissen unter dem wabenfö rinigen Einsatz sich befindet. 28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das reinigende Kissen (B3) sich in einer Höhle (36), die am Boden (37) der Kokille vorgesehen ist, untergebracht ist. 29. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, (laß das Kissen (B3) beispielsweise mittels Natriumsilicats mit seiner oberen Fläche an die untere 1# liiclie des Einsatzes (A3) angeklebt oder in sonstiger Weise miteinander verbunden ist. 30. Vorrichtung nach Anspruch 27 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, (laß der mittlere Teil des Einsatzes (A3) wenig oder nicht hitzebeständig ist, derart, (laß am Anfang des Gießens der Gießstrahl (32) mit dem im Kissen (B3) enthaltenen Stoff (39) schnell in Berührung kommt. 31. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das reinigende Kissen (B4) in einer Höhle (40), die durch die untere konkave Fläche des Einsatzes (A4) geformt ist, untergebracht ist, derart, (laß das reinigende Kissen (B4) eine konvexe obere und eine ebene untere Fläche besitzt. 32. Vorrichtung nach Anspruch i oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß im reinigenden Kissen mehrere voneinander unabhängige, Abteilungen vorgesehen sind, die jede eine definierte Füllung besitzen und deren Lage im Kissen so vorgesehen sein kann, daß die einzelnen Chargen nur in gewünschten Augenblicken mit dem flüssigen Bad in Berührung kommen. 33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Außenbereich des reinigenden Kissens eine der Lunkerverhütung dienende Charge kranzartig vorgesehen ist, die erst im Oberteil des noch nicht erstarrten Blockes wirksam wird, also sobald die bereits schon verteilte übrige Charge des Kissens zur Reinigung des Blockes sich ausgewirkt hat.