-
Eingußkopf für Blockgießformen Die Erfindung bezieht sich auf Eingußköpfe
für Gießformenblöcke und andere Gußstücke aus Stahl und anderen Metallen.
-
Es ist bekannt, daß ein Eingußkopf ein Vorratsbehälter für geschmolzenes
Metall ist, der an dem Kopf der gefüllten Gießform vorgesehen ist, um einen Vorrat
von geschmolzenem Metall zu halten, der einsickern und die Hohlräume und porösen
Stellen ausfüllen kann, die gewöhnlich an dem oberen Ende des Hauptkörpers des gebildeten
Blockes oder Gußstückes entstehen.
-
Bei Gußköpfen, wie sie gegenwärtig verwendet werden, hat sich herausgestellt,
daß, um die obigen Bedingungen zu erfüllen, das Gewicht des Metalls, das in dem
Eingußkopf erhärten darf, durchschnittlich ungefähr 15% des Gesamtgewichtes des
gegossenen Blockes oder anderen Gußstückes betragen muß. Diese Metallmenge in dem
sich ergebenden Block oder Gußstück wird während der folgenden Behandlung des Blockes
oder Gußstückes immer als unbefriedigend angesehen werden.
-
Es ist weiterhin bekannt, daß der Vorrat an geschmolzenem Metall in
dem Eingußkopf in einem wärmebeständigen Aufbau von festen wärmebeständigen Fliesen
enthalten ist, die in geeigneter Weise innerhalb einer nicht wärmebeständigen Umkleidung
aneinander befestigt oder zusammengehalten werden, die durch den Oberteil der Gießform
oder
einem daran angebrachten Gehäuse gebildet wird und eine gehäuseähnliche Umkleidung
bildet, die oben und unten offen ist.
-
Die Wärmeabgabe aus dem Vorrat an geschmolzenem Metall an die wärmebeständige
Wand, die durch die Fliesen gebildet wird, ist zwar geringer als bei einer Metallwand,
aber sie ist dennoch merklich und bewirkt ein Erstarren des Metalls an der Wand,
was ein bedeutender Faktor bei der Bestimmung der Abfallmenge des Blockes ist. Es
hat sich gezeigt, daß während der Erhärtungszeit der Wärmeverlust an der wärmebeständigen
Wand weitgehend von der Wärmekapazität des wärmebeständigen Stoffes abhängt und
in einem geringeren Maße von der Wärmeableitung zu dem Gehäuse-oder Formoberteil,
das die wärmebeständige Wand umgibt.
-
Es ist nicht durchführbar, in irgendeinem wesentlichen Maße Werkstoffe
von niedrigerem spezifischem Wärmewert oder Leitfähigkeit an Stelle des spezifisch
feuerfesten Tones, wie er zur Zeit benutzt wird, zu verwenden, und zwar daher, weil
andere Werkstoffe wesentlich weniger 'häufig benutzt werden können als die Schamottefliesen,
die acht- bis sechzehnmal, jedoch gewöhnlich nicht mehr als zwölfmal benutzt werden
können.
-
Die Natur des feuerfesten Tones (Schamottes) erfordert gewisse Vorkehrungen,
die bei der Herstellung von wärmebeständigen Fliesen und anderen wärmebeständigen
Erzeugnissen zu beachten sind, damit sie den höhen Temperaturen, denen sie bei der
Benutzung unterworfen sind, sowie der sehr rauhen Behandlung, der sie von dem Augenblick
ihrer Fertigstellung bis zu ihrer Ingebrauchnahme ausgesetzt sind, widerstehen können.
-
Aus diesem Grunde sind die wärmebeständigen Fliesen so dünn wie möglich
im Verhältnis zu ihrer Größe herzustellen, und bisher haben sie gewöhnlich eine
Mindeststärke von 1'/a bis 1'/E Zoll.
-
Darüber hinaus ist man seit langer Zeit der Ansicht gewesen, daß,
je dicker die Fliesen des Eingußkopfes sind, desto besser ist ihre Fähigkeit, die
Wärme innerhalb des Eingußkopfes zu halten; indessen tritt ungeachtet ihrer größeren
Stärke die Zerstörung der üblichen Eingußkopffliese bei der Benutzung gewöhnlich
nach einer acht- bis zwölfmaligen Verwendung ein. Der Grund des Versagens ist ein
steiler Temperaturabfall, der an der Fläche der Fliese entsteht, die dem geschmolzenen
Metall ausgesetzt ist. Dies hat die Bildung einer scharf umgrenzten verschlackten
oder physikalisch veränderten Zone zur Folge, die sich nur über eine kurze Strecke
der Dicke der Fliese, von ihrer heißen Fläche ausgehend, erstreckt, wobei eine im
wesentlichen unveränderte angrenzende Zone für die restliche Dicke der Fliese übrigbleibt.
Der Umstand, daß sich die veränderte Zone nur über einkurzes Stück erstreckt und,
wie es sich in gewissen Fällen herausgestellt hat, weniger als ein halber Zoll stark
ist, zeigt, daß hinter diesem Stück der restliche Teil der Fliese nur dem Zweck
dient, gewöhnlich etwas Wärme von dem geschmolzenen Metall abzuleiten.
-
Infolge der verschiedenen Ausdehnung zwischen den aneinanderliegenden
verschlackten und unveränderten Zonen entsteht ein Riß an der Verbindungsstelle
dieser Zonen, der parallel zu dieser 'heißen Fläche verläuft, so daß zwei getrennte
Schichten entstehen, und die ganze oder ein Teil dieser verschlackten Schicht fällt
mitunter ab und in den Vorrat von geschmolzenem Metall hinein, oder wenn nichts
abfällt, wird sie sich schließlich als eine getrennte Schicht beim Abstreifen des
Blockes oder Gußstückes von der Form loslösen, und die Fliese wird unbrauchbar.
-
Wenn es daher möglich w:ire, eine w-;irmebeständige Fliese von so
geringer Dicke herzustellen und zu verwenden, wie das gewöhnliche Maß der verschlackten
Schicht beträgt, so wäre das für eine Eingußkopffliese zweckmäßig. Leider ist es
aus den schon genannten Gründen nicht möglich, Fliesen von so geringer Dicke herzustellen,
und ein Gegenstand der Erfindung ist die Herstel lang einer wärmebeständigen Fliese,
die die gewünschten Vorteile besitzt, nämlich eine äußerst geringe @#.ärmekapazität
und Leitfähigkeit ohne die vorher erwähnten Nachteile.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung sind Verbesserungen an Eingußköpfen,
durch die ein Wärmeverlust von dem Vorrat an geschmolzenem Metall zu der wärmebeständigen,
durch die Fliesen gebildeten Wand auf ein -Mindestmaß herabgesetzt wird, so daß
der Eingußkopf an Volumen verkleinert werden kann und dadurch einen größeren Prozentsatz
von festem Metall in dem Block oder Gußstück vorhanden ist.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist eine verbesserte Bauart einer
wärmebeständigen Fliese dahingehend, daß seine Benutzungsdauer wesentlich gesteigert
und dadurch die Zahl der für eine gegebene Leistung an Blöcken oder Gußstücken benötigten
Fliesen vermindert und auch die für das Auswechseln notwendige Arbeit und die dadurch
entstehenden Verzögerungen verkleinert werden.
-
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Erzielung einer Wirtschaftlichkeit
bei den Herstellungskosten von Blöcken und Gußstiicken.
-
In einem Guß'kopf für eine Blockform od. dgl. gemäß der Erfindung
ist der Vorrat an Metall in einem offenen gehäuseähiiliclien Aufbau enthalten, dessen
größerer Teil mindestens aus einer Anzahl wärmebeständiger Fliesen zusammengesetzt
ist, von denen jeder eine dem geschmolzenen Metall des Vorrates ausgesetzte Fläche
besitzt, die im Verhältnis zu ihrem Querschnitt eine verminderte volumetrische Kapazität
für Wärmeaufnahme und Leitfähigkeit gegenüber dem restlichen Teil der Fliesen aufweist.
-
Diese verminderte Wärmekapazität und Leitfähigkeit der Fliesen wird
dadurch erreicht, daß die dem geschmolzenen Metall abgekehrte Fläche einer jeden
Fliese ausgespart ist. Die ausgesparte Fläche kann eine oder mehrere Aussparungen
besitzen, die sich über einen Raum zwischen den oberen und unteren Kanten der Fliese
oder zwischen der unteren Kante und einer Stelle, die in einem gewissen Abstand
von der oberen Kante liegt, erstrecken; sie verläuft über die ganze Länge mit Abständen
über
die L:iirge der Fliese oder nur zwischen seinen Enden. so da13
mindestens ein Hohlraum vorhanden ist, der zwischen der Hinterflache einer jeden
Fliese und dessen Stütze an der Rückseite liegt. Der Hohlraum oder die Hohlräume,
die so auf der Rückseite einer jeden Fliese in dem Eingußkopf gebildet werden, können
als isolierende Lufträume in dem Eingußkopf bleiben oder mit einem wärmeisolierenden
\\"erkstoff gefüllt werden.
-
Die verminderte \\-<irrtiekapazit:it und Leitfähigkeit kann auch
dadurch erreicht werden, daß jede Fliese hohl hergestellt wird, so daß Innen- und
:\ußcn@@ündc an der Fliiche der Fliese, die dem Vorrat an geschmolzenem Metall gegenüberliegt,
durch einen Luftraum getrennt sind. wobei die Innenwand der Fliese die Wand bildet,
die mit dem geschmolzenen Metall in Berührung steht.
-
Bei einer Fliese, die, wie zuvor beschrieben, gemäß der Erficiclung
hergestellt ist, ist die Masse und folglich die \\ ä rinespeicherungsfäliigkeit
an Stellen in und um den Vorrat des geschmolzenen Metalls herum vermindert, und
die gefüllten oder ungefüllten Hohlräume dienen als Isoliermittel, um die W:irrneleitti»<,
von dem Fingußkopf zu der Wand der Gießform oder des den Eingußkopf umgebenden Kopfgehäuses
zu verkleinern.
-
Die Zeichnung zeigt als Beispiel einige Ausführungsformen der Erfindung.
-
Fig. i ist ein teilweise senkrechter Schnitt durch eine Blockgießform,
die mit einem Fliesenaufbau versehen ist, der eine Form des Eingußkopfes gemäß der
Erfindung darstellt; Fig. 2 ist ein Querschnitt durch Fig. i in Richtung der Linie
II-II; Fig.3 ist ein teilweiser Schnitt durch eine abgeänderte Form einer Blockgießform
und eines Eingußkopfes; Fig. d ist ein waagerechter Querschnitt durch eine weitere
abgeiinderte Ausführungsform einer Blockgießform und eines Eingußkopfes; Fig. 5
ist ein teilweise senkrechter Schnitt einer weitere« Ausführungsform eitler Blockgießform
und eines Eingußkopfes; Fig.6 ist ein Aufriß und zeigt eine abgeänderte Form einer
Fliese für einen Eingußkopf; Fig. 7 ist ein Schnitt durch Fig. 6 in Richtung der
Linie VII-@'H; Fig. 8 ist ein Aufriß einer weiteren abgeänderten Form einer Fliese;
Fig. g ist ein Schnitt durch diesen in Richtung der Linie I\-I1; Fig. io ist ein
Aufriß einer weiteren abgeänderten Ausführungsform der Fliese; Fig. i i ist ein
Schnitt durch Fig. io in Richtung der Linie XI-KI; Fit-'- 12 ist ein senkrechter,
teilweiser Schnitt durch eine gebrauchte Fliesenausführung der bisherigen Bauart.
-
In Fig. i und 2 ist die Blockform no mit einem Eingußkopf aus vier
Fliesen i i versehen, deren Kanten mit Zement verbunden sind und den üblichen kastenähnlichen
Aufbau bilden, der an dem und innerhalb des oberen Teiles der Gießform liegt und
als Vorratsbehälter 12 für geschmolzenes Metall oberhalb der Hauptmasse 13 des '.Metalls
in der Gießform io dient.
-
Die Fliesen i i sind mit einer Aussparung 1:I versehen, und zNvar
an der Fläche, die dem Vorratsbehälter 12 abgewandt ist, und die Aussparung beschränkt
sich auf den Raum zwischen den oberen und unteren waagerechten und den senkrechten
Kanten der Fliesen.
-
Wie aus Fig. i und 2 ersichtlich, bewirkt die \"ertiefting 14 in den
Fliesen i i für einen beträchthcllen Teil der Höhe des geschmolzenen :Metall: in
dem Vorratsfiehälter 12 eine verminderte Stärke der Wand, und der verbleibende dünnere
Teil der Fliesen bildet mit der Gehäusewand, wenn die vier Fiesen i i zusammengesetzt
sind, verschiedene Räume, in denen die Wärmespeicherfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit
vermindert ist, und gleichzeitig isolierende Aussparungen 15 zwischen den Fliesen
und der Wand der Form io. Es kann gegebenenfalls auch ein Isoliermaterial 16 in
die Vertiefungen 15 eingelegt werden, das körnig oder plastisch sowie auch schichtartig
oder teigig sein kann. Das körnige oder plastische Isoliermaterial kann durch Hitze
und Druck mit oder ohne Bindemittel erhärtet werden.
-
Ferner kann, was in der Zeichnung nicht besonders gezeigt ist, wahlweise
eine Schicht oder ein Brei von hitzebeständigem oder isolierendem oder sonst geeignetem
Werkstoff zwischen die ausgesparten Fliesen i i und die Wand io der Blockform gebracht
werden. Diese Schicht oder teigige Masse kann als ständiger fester Teil in der Form
verbleiben und dient als weiterer Isolator und dichter Abschluß des Luftraumes in
der Aussparung 15.
-
Geeignete Werkstoffe sind z. B. Vermikulit, Asbest und Diatomit, die,
wenn sie in körniger oder plastischer Form eingeführt sind, durch Hinzufügung eines
Bindemittels mit oder ohne Einwirkung von Hitze oder Druck erhärtet werden können.
Der Werkstoff kann auch als lose Masse eingebracht werden oder durch eine geeignete
Schicht eines Werkstoffes, z. B. starken Papieres, in seiner Lage gehalten werden.
Es können auch andere Werkstoffe mit geeigneten Eigenschaften zur Verminderung der
Wärmeübertragung an dem ausgesparten Teil benutzt werden.
-
In Fig.3 ist die Blockform 17 mit einem aufgesetzten Gehäuse oder
Kasten 18 zur Unterbringung eines Aufbaues von' ausgesparten Fliesen i9, ähnlich
den in Fig. i und 2 gezeigten, versehen, wobei diese Fliesen zusammen mit dem Gehäuse
18 von der Form 17 abgehoben werden können, bevor der Block aus der Form entfernt
wird.
-
In Fig. q ist jede Fliese 2o in einer gesonderten Aussparung 21 in
den anliegenden Wänden der Form untergebracht, wobei die Aussparung 23 an der Rückseite
der Fliese einen Hohlraum zwischen der Fliese und der benachbarten Wand bildet,
und dieser Hohlraum liegt in der Mitte der ihn umgrenzenden Ränder der Fliese.
-
In einem weiteren Ausführungsbeispiel eines Eingußkopfes, der in Fig.5
gezeigt ist, werden hohle
Fliesen 24 verwendet, wobei der Hohlraum
25 von dem einen Ende der Fliese bis zum anderen Ende reicht, jedoch an dessen Ober-
und Unterseite geschlossen ist.
-
In Fig. 6 und 7 ist eine weitere Bauart von Fliesen 26 gezeigt, bei
denen die hintere Fläche eine Vertiefung 2; aufweist, die sich von dem einen bis
zum anderen Ende der Fliese erstreckt, abgesehen von einer dazwischenliegenden Verstärkungsrippe
28.
-
Fig. 8 und 9 zeigen eine weitere Bauart der Fliese 29 mit einer Hauptaussparung
30. In dem infolge der Hauptaussparung 30 verminderten Querschnitt der Fliese
sind zusätzliche Vertiefungen 31 angebracht, und zur Verstärkung der Fliese ist
eine Verstärkungsrippe 32 vorgesehen.
-
Fig. io und ii zeigen noch eine weitere Form einer Fliese, die aus
besonderen Ober- und Unterteilen 33 und 3,4 zusammengesetzt ist, wobei das Unterteil
3:4 einen dünneren Querschnitt als das Oberteil 33 aufweist. Das Unterteil ist mit
einer Verstärkungsrippe 35 versehen.
-
Die Stärke des verschwächten Teiles der Fliese braucht nicht unbedingt
gleichmäßig zu sein, sondern 'kann in Übereinstimmung mit dem berechneten Wärmestrom
an dem Querschnitt des Vorratsbehälters des geschmolzenen Metalls verändert werden.
-
Aus der Beschreibung ist ersichtlich, daß bei einem Eingußkopf, der
aus Fliesen gemäß der Erfindung zusammengesetzt ist, jede Fliese mit einer Fläche
versehen ist, die mit einem nicht wärmebeständigen Gehäuse in Berührung steht, das
im Verhältnis zum Querschnitt ein Höchstmaß an Wärmeaufnahmefähigkeit und Leitfähigkeit
besitzt und in einem gewissen Abstand von diesem Gehäuse noch eine weitere Fläche
aufweist, die ebenfalls im Verhältnis zu ihrem Querschnitt eine geringste `%'ärmeaufnahmefähigkeit
und Leitfähigkeit aufweist.
-
In gewissen Fällen können die Fliesen an mindestens einer Kante mit
einer Randfläche versehen sein, die bei dem Aufbau eines Eingußkopfes an das nicht
wärmebeständige Gehäuse angrenzt, während die übrige Fläche der Fliese in einem
Abstand von diesem Gehäuse liegt.
-
Fig. 12 zeigt einen Teil einer gebrauchten Fliese der gewöhnlichen
Bauart. Es ist ersichtlich, daß eine solche Fliese beim Gebrauch über einen kleinen
Teil seiner Stärke von seiner heißen Fläche an, d. h. der Fläche an, die an dem
geschmolzenen Metall liegt, eine verschlackte oder physikalisch veränderte Zone
_A aufweist, die sich unter Umständen von der im wesentlichen unveränderten Zone
B, die den übrigen Teil der Fliesenstärke bildet, abtrennt. Die veränderte Zone
A, die sich ungefähr über ein Drittel der Stärke der Fliese erstreckt, zeigt, daß
die restlichen zwei Drittel der Stärke der Fliese unnötigerweise eine besondere
Wärmeleitfähigkeit besitzen und daß die Stärke der veränderten ZoneA die höchstens
erforderliche darstellt. Diese Tatsache wird für die vorliegende Erfindung-dadurch
verwertet, daß,die Fliesen für den Eingußkopf mit einem Mindestmaß an Stärke 'hergestellt
werden, um ihre Wärme-Leitfähigkeit innerhalb ihrer Fläche, die dem geschmolzenen
Metall ausgesetzt ist, zu verringern, und sie an anderen Flächen ausreichend stark
gemacht werden, besonders ihre Ränder, so daß sie fest und stark genug sind, um
eine Verformung während der Herstellung zu verhüten und allen Bedingungen bei ihrer
Benutzung zu entsprechen.
-
Eine gemäß der Erfindung hergestellte Fliese besitzt daher eine oder
mehrere Flächen, die eine Beringst zulässige Dicke und infolgedessen eine niedrige
Wärmekapazität und Leitfähigkeit aufweisen, und eine oder mehrere Flächen, die ein
Höchstmaß an Dicke zur Erzielung genügender Standfestig- und @\'iderstaiidsfähigkeit
besitzen mit dem weiteren Vorteil, daß die Fläche mit der größten Dicke dazu dient,
die Fläche mit der geringsten Dicke in einem gewissen Abstand von dem üblichen nicht
wärniebestindigen Gehäuse zu halten, das den Aufbau der Fliesen zu einem Gußkopf
umgibt, und einen isolierenden Hohlrauen zwischen den Fliesen des Eingußkopfes und
dem Gehäuse zu schaffen, der als Hohlraum bestehenbleiben oder mit wärmeisolierendem
Werkstoff gefüllt werden kann.
-
Obwohl Schamotte oder gebrannter Ton der bevorzugte Werkstoff für
die ausgesparten Fliesen gemäß der Erfindung ist, können auch andere wärmebeständige
Werkstoffe benutzt werden, und die im Vergleich zu gewöhnlichen bisher benutzten
Fliesen verringerte Masse der Fliesen ermöglicht die wirtschaftliche Benutzung anderer
teuerer wärmebeständiger Werkstoffe mit größerer Wirksamkeit.
-
Die wärmebeständige Fliese nach der Erfindung kann für die Herstellung
von Blöcken und Gußerzeugnissen aus Stahl, Eisen, Eisenmetallen, Nichteisenmetallen
und allen Legierungen verwendet werden. Der Eingußkopf 'kann beliebiger Art sein,
sowohl aufgesetzt als auch aus einem Stück mit der Form bestehend. Es ist häufig
zweckmäßig, einen großen oder zusammengesetzten Gußkopf unter Verwendung einer ausreichenden
Anzahl von ausgesparten Fliesen herzustellen.
-
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Erfindungsgedanke
für alle vorhandenen Arten von Eingußkopffliesen durch geeignete Veränderungen an
den Gießformen verwendet werden kann, ohne wesentliche Änderungen in der Bauart.
-
Die verringerte @`-ärmekapazität und Leitfähigkeit der neuen Fliesen
vermindert die Erhärtung von Metall an ihnen und ermöglicht die Benutzung eines
Eingußkopfes von geringeren Abmessungen. Das verminderte Volumen kann durch Herabsetzung
der Höhe erreicht werden, bis zu der das Metall in dem Eingußkopf während des Gießvorganges
ansteigen darf. Das Volumen des Gußkopfes kann aber auch durch Veränderung der Abmessungen
verringert werden, wodurch sich eine weitere Ersparnis an wärmebeständigem Material
und an Material für die Gießform oder das Kopfgehäuse ergibt.
-
Die gesteigerte Wirksamkeit der Fliesen nach der Erfindung hat eine
bessere Festigkeit und bessere metallurgische Eigenschaften des Blockes und des
sonstigen Gußstückes zur Folge.
Bei einer Eingußkopffliese gemäß
der Erfindung ist die Verteilung der Wärme infolge der Isolierwirkung der Aussparung,
wenn sie mit Isoliermasse gefüllt ist oder als Luftlücke dient, gleichmäßiger, und
physikalische Veränderungen schreiten gleichmäßig fort ohne Bildung von Rissen oder
mit beträchtlich vermindertem Bestreben zur Rißbildung.
-
Eine Zerstörung der Fliese wird verhütet und die Benutzungsdauer gesteigert.
Außerdem wird eine höhere Flächentemperatur erzielt, die eine glattere Arbeitsfläche
zur Folge hat, die ein Abstreifen ohne Verrücken der Fliese erlaubt. Die längere
Benutzungsdauer vermindert die Zahl der Fliesen, die für eine gegebene Ausbeute
an Blöcken oder Gußstücken benötigt wird, und vermindert besonders die Arbeitskosten
und die erheblichen Verzögerungen, die durch ein ständiges Auswechseln entstehen.
-
In gewissen Fällen werden Eingußkopffliesen nur einmal benutzt, da
sie infolge der Form der Blockgießform beim Herausziehen des Blockes unbedingt zerstört
werden. Fliesen gemäß der Erfindung sind auch für solche Fälle verwendbar und sind
aus folgenden Gründen vorteilhaft: Die verminderte Wärmekapazität und Isolation
ermöglicht einen kleineren Gußkopfinhalt und einen größeren Ertrag an festem Stahl;
die verminderte Masse der Fliese setzt die Möglichkeit herab, daß der obere Teil
des Blockes an der Form haftet, und verhütet so die bekannten und schädlichen Querrisse
in dem Blockkörper.
-
Die Fliesen für nur einmalige Benutzung können mit ausreichend hohen,
in der Längsrichtung verlaufenden Bodenrippen sowie Querrippen oder inertem Dichtungsmaterial
versehen sein, um ein Einsickern des Stahles hinter die Fliese zu verhüten.
-
Infolge der verminderten Maße der ausgesparten Fliesen sind diese
leichter zu handhaben und erzeugen weniger Abfall in der Gießgrube. Diese beiden
Vorteile sind sehr wesentlich.