DE1215875B - Giessform fuer den Metallguss - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B22d

Deutsche KI.: 31c-21

PaL BI Xt il i if

Nummer: 1215 875^/^ 1# 2+/***'

Aktenzeichen: E 22939 VI a/31 c

Anmeldetag: 14. August 1959

Auslegetag: 5. Mai 1966

Die vorliegende Erfindung betrifft Gießformen für den Metallguß mit feuerfestem, wassergekühltem Körper, die insbesondere für das halbkontinuierliche Gießen von Metallen geeignet sind.

Beim halbkontinuierlichen Gießen von Stäben, Rundeisen, Rohren u. dgl. ist es üblich, beiderseits offene Gießformen zu verwenden, denen das Gießgut oben zugeführt wird und in Form eines erstarrten Stranges unten aus der Gießform austritt.

Das Metall wird in der Gießform im allgemeinen in der Gießformwand durch Wasserumlauf indirekt, der aus der Gießform austretende Strang gegebenenfalls auch direkt durch Bespritzen gekühlt.

Für Gießformen wird Kohlenstoff, üblicherweise

in Form von Graphit mit Vorteil verwendet, da Graphit feuerfest ist, schmierende Eigenschaften besitzt, "den meisten Nichteisenmetallen und Legierungen gegenüber inert ist und leicht bearbeitet werden kann.

Die Benutzung von Graphit oder anderem feuerfesten Material für wassergewühlte Gießformenj insbesondere Stranggußformen, bringt Schwierigkeiten im Hinblick auf die Anordnung der Kühlflüssigkeitsleitungen mit sich.

Es ist versucht worden, Rohre aus Metall in Gießformkörpern anzuordnen, wobei die Rohre an ihren gegenüberliegenden Enden außerhalb des feuerfesten Körpers mit Kühlmittelleitungen verbunden waren. Diese Rohrleitungen müssen mit genauer Passung in den Bohrungen sitzen, um eine gute Flächenberührung zwischen Rohr und Bohrung sicherzustellen, so daß eine wirksame Wärmeleitung stattfindet. Auf Grund der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Metallrohre und des Graphits oder sonstigen feuerfesten Materials, die sich um ein Vielfaches unterscheiden, ist es oft zu Brüchen der Gießform gekommen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine wassergekühlte, feuerfeste Gießform zu schaffen, bei der jede Bruchtendenz infolge unterschiedlicher Ausdehnung vermieden oder mindestens sehr stark reduziert ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Gießform für den Metallguß mit feuerfestem wassergekühltem Körper derart ausgebildet ist, daß die Bohrungen sowie die darin enthaltenen Metallrohre zur Führung des Kühlmittels übereinstimmend konisch ausgebildet und ihre Enden geringeren Durchmessers am Formblock befestigt sind. Hierdurch ist es möglich, bei der zu erwartenden unterschiedlichen Ausdehnung von Formkörper und Metallrohr dennoch jederzeit gute Berührung zur Wärmeleitung zu erzielen. Mit Vorteil sind dabei die größeren Enden der Rohre bzw. Bohrungen so ange-Gießform für den Metallguß

Anmelder:

Enfield Rolling Mills Limited, Brimsdown,

Enfield, Middlesex (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack
und Dipl.-Ing. K.-H. Eissei, Patentanwälte,
Düsseldorf, Schumannstr. 97

Als Erfinder benannt:
John Sykes, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 2. September 1958 (28 201) für den Anspruch 1 bis 4

ordnet, daß die benachbarten Rohre oder Bohrungen jeweils kleinste Durchmesser haben. Ihre Achsen sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet.

Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung können Verdrängerkörper innerhalb der Metallrohre angeordnet sein und mit den Innenflächen der Rohre ringförmige Kanäle für das Kühlwasser ergeben. Es wird hierdurch der Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser und den Wänden der Rohre erhöht und der Kühleffekt wirkungsvoll vergrößert und vergleichmäßigt. Verdrängerkörper in Kreisläufen zur Kühlmittelführung sind an sich bekannt, hatten jedoch bisher meist sehr komplizierte Raumformen, so daß es schwierig war, sie herzustellen, insbesondere genau genug herzustellen. Die erfindungsgemäßen Verdrängerkörper sind jedoch in einfachster Form als Metallstäbe ausgebildet, die sich in axialer Richtung der Metallrohre erstrecken, radial im engeren Ende der Rohre gleitend gelagert und am größeren Ende derselben radial und axial gehalten sind, und zwar durch Zentriermittel, beispielsweise Schrauben, die in Schlitze im Ende des Rohres eingreifen und sich vom Inneren des Rohres her durch einen Teil der Wand desselben erstrecken. Bei dieser Lagerung sind Relativbewegungen zwischen Verdrängerkörper und Rohr möglich, die durch unterschiedliche Wärmedehnung hervorgerufen werden können. Spannungen zwischen

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Verdrängerkörper und Rohr werden trotz genauester Passung derselben ineinander mit Sicherheit vermieden.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Gießform,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie ΙΙ-Π in il

Fig. 3 in der Unken Hälfte einen Schnitt entlang der Linie ΙΠ-ΠΙ durch Fig. 1; in der rechten Hälfte eine Seitenansicht der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt in größerem Maßstab durch eines der Kühlrohre mit eingebautem Verdrängerkörper,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4,

. Fig. 6 einen Fig. 5 entsprechenden Schnitt durch eine andere Ausführungsform eines Kühlrohres.

In den Zeichnungen, die als Beispiel eine Gießform für den halbkontinuierlichen Guß zeigen, besteht der Formkörper, aus einem-kubischen Block 1 aus zähem Graphit mit geringem Wärmeausdeh-

AIs Beispiel wurde für den halbkontinuierlichen Guß eines Knüppels von etwa 30,5-7,6 cm ein Graphitblock 1 von einer Länge von 55,9, einer Dicke von etwa 25,4 und einer Tiefe von etwa 35,6 cm benutzt, in dem der Gießschacht 2 zentral angeordnet war. Es waren zwei Reihen 12 und 13 konischer Bohrungen 14 vorgesehen mit parallelen Achsen, gleichem Kegelwinkel und gleichen Abständen voneinander. Die größeren Enden der Rohre hatten einen Durchmesser von 31,8 mm, und der Neigungswinkel des Kegels betrug 30 Bogenminuten. Die Bohrungen waren mit entsprechenden konischen Metallrohren 15 gefüttert, und die Anordnung wurde zum Gießen von Kupfer und Messing benutzt. Die Enden der Rohre 15 und 15' ragen beiderseits über den Block 1 hinaus und sind durch geeignete, biegsame Verbindungen, wie beispielsweise Gummimanschetten 19, mit Wassersammelleitungen 20 und 21 verbunden, wobei 20 den Einlauf und 21 den Auslauf für das umgewälzte Kühlmittel darstellt.

Um eine wirksame Flächenberührung zwischen den konischen Rohren 15, 15' und dgn Wänden der konischen Bohrungen 14,14' im Block 1 zu erhalten, werden die Rohre, mit ihren schmalen Enden voran,

nungskoeffizienten und hoher Widerstandskraft ^a5 in die Bohrungen im Block so weit eingedrückt, daß gegen Wärmeschocks. Der Block 1 ist so bearbeitet, sie einen engen Sitz haben, und die Muttern 16 werdaß er zentral einen im Querschnitt rechteckigen
Gießschacht 2 besitzt; der von der Oberseite bis zum
Boden des Blockes durchläuft und, wie bekannt, in
seinen Abmessungen geringfügig zum Boden hin zu- 3°

nimmt. - ■ ■

Der Graphitblock 1 wird eingeschlossen von einer durchbohrten Bodenplatte 3 und Seitenplatten 4, 5 aus Metall. Die Seitenplatten 4 und 5 sind an ihren

Innenflächen mit einer oder mehreren Längsnuten 6 35 ausdehnung ermöglicht eine radiale Expansion der versehen, die Federn 7 aufnehmen, welche an den Rohre, ohne daß Aufweitungskräfte auf den Gragegenüberliegenden Seiten des Blockes 1 ausgebildet phitkörper wirken und zu Brüchen desselben führen, sind, um die Seitenplatten 4, 5 der Höhe nach fest- während gleichzeitig auf Grund der Konizität von zulegen. Weiterhin besitzen die Seitenplatten 4, 5 Rohr und Bohrung eine wirksame Flächenberüh-Endflansche 8, die über die Außenkanten der äuße- 4° rung zwischen Rohr und Bohrung aufrechterhalten ren Endflächen 9 des Graphitblockes greifen. Die bleibt.

Seitenplatten 4, 5 werden durch Bolzen 10 gehalten, Es ist festgestellt worden, daß die Kühlwirkung

die mit geringem Spiel durch den Graphitblock 1 durch die Anordung von Verdrängerkörpern innertreten. Die Bodenplatte 3 wird durch Schrauben 11 halb der Rohre verbessert wird, die mit den Innenan den unteren Kanten der Seitenplatten 4, 5 be- 45 flächen der Rohre ringförmige Kanäle geringer

radialer Weite für das Kühlwasser bilden.

Eine Form von Verdrängerkörpern ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt und besteht aus einem Stab 22 α von gleichbleibendem kreisförmigem Quer-

12 und 13 von Bohrungen 14 angeordnet. Die Boh- 50 schnitt und geringerem Durchmesser als das Innere rangen 14 besitzen parallele Achsen und gleich- des Metallrohres 15.

mäßige Abstände untereinander. Sie lauf en horizon- Die Stäbe 22 a etwa der gleichen Länge wie die

tal durch die Länge des Blockes 1, und jede Reihe Rohre sind an jedem Ende 23 abgerundet und nehist etwa in der Mitte einer langen Seite des Gieß- men dort drei mit Schraubgewinden versehene blockes zwischen dem Gießschacht und der Außen- 55 radiale Bohrungen 24 auf, die unter gleichmäßigen wand des Blockes angeordnet. Die Bohrungen 14 Winkern gegeneinander angeordnet sind. In die Bon

den an den kleinen Enden der Rohre so weit angezogen, daß sie die Rohre noch geringfügig tiefer in die Bohrungen ziehen, beispielsweise um 1,6 mm.

Bei Erwärmung der Gießform wird die Längsausdehnung der Rohre 15 infolge der Anlage der Muttern 16 gegen den Block 1 in Richtung von den kleinen Enden der Rohre weg eintreten, und die Verschiebung der MetaUrohre auf Grund dieser Längs

festigt, wobei die Austrittsöffnung 22 in der Bodenplatte 3 das Austrittsende des Gießschachtes 2 im Block 1 umgibt.

In dem Graphitblock 1 sind zwei vertikale Reihen

sind durchgehend konisch ausgebildet, und benachbarte Bohrungen in der gleichen Reihe haben die Konizität in entgegengesetzten Richtungen, wie durch die Bezugszeichen 14,14' angedeutet.

In den Bohrungen 14,14' sind MetaUrohre 15,15', vorzugsweise aus Kupfer, eingesetzt, die die gleiche Konizität besitzen wie die Bohrungen. Sie sind in den Bohrungen mit Hilfe von Muttern 16 befestigt,

rangen 24 greifen Schrauben 25 zur Einstellung und zum koaxialen Halten der Stäbe 22 a in den Rohren 15 ein.

Drei entsprechend und unter gleichen Winkern angeordnete Schlitze 26 werden in dem größeren

Ende des MetaUrohres 15 angeordnet und erstrecken sich durch einen Teil der Rohrwand.

Die Schrauben 25 eines Satzes an einem Ende des

die auf Außengewinden 17 an den kleineren Enden 65 Stabes 22 a werden eingestellt, um einen gleitenden

der MetaUrohre 15 aufgeschraubt sind und, wie in Sitz des Stabes in dem Rohrende mit kleinerem

den Zeichnungen dargestellt, gegen die Endflächen 9 äußeren Durchmesser zu erzielen und so dieses Ende

direkt oder über geeignete Unterlegscheiben anliegen. des Stabes im Rohr zu zentrieren. Der andere Satz

von Schrauben 25 am anderen Ende des Stabes 22« wird so eingestellt, daß er mit enger Passung in den Schlitzen 26 des Rohrendes mit dem größeren Durchmesser sitzt, so daß dieses Ende des Stabes sowohl radial als auch in Längsrichtung des Rohres festgehalten wird. Es ist somit bei unterschiedlicher Ausdehnung zwischen Stab und Rohr der Stab frei zur Bewegung mit dem größeren Rohrende im Verhältnis zum kleineren Rohrende.

Die Schrauben 25 in den Schlitzen 26 liegen gegen die Ein- oder Auslaßarmaturen 27 der Wassersammelleitungen 20, 21 an, die gegen die größeren Enden der Rohre stoßen, wobei die Verbindungen durch die Gummimanschetten 19 bedeckt sind.

Als Beispiel kann genannt werden, daß zur Ver-Wendung in einer Form, wie im vorstehenden beschrieben, die Rohre 15 einen Innendurchmesser von 19,05 mm haben und die Verdrängerkörper einen Außendurchmesser von 15,9 mm.

In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist das Rohr 15 mit einem Verdrängerkörper 22 a ausgerüstet, wie er im vorstehenden beschrieben wurde. In der Rohrwand sind noch zusätzlich Nuten 28 über den Umfang der Innenfläche verteilt, so daß die Innenfläche des Rohres, die mit dem Kühlwasser in Berührung kommt, vergrößert wird. Durch die Verdrängerkörper wird sichergestellt, daß der gesamte Kühlwasserstrom zum Kühlen herangezogen wird.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Gießform für den Metallguß mit feuerfestem, wassergekühltem Körper, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (14) sowie die darin enthaltenen MetaUrohre (15) zur Führung des Kühlmittels übereinstimmend konisch ausgebildet und ihre Enden geringeren Durchmessers am Formblock (1) befestigt sind.

2. Gießform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die größeren Enden mindestens einiger der konischen Bohrungen (14) und Metallrohre (15) in Nachbarschaft der kleineren Enden der benachbarten Bohrungen und Rohre angeordnet sind.

3. Gießform nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Bohrungen (14) und Metallrohre (15) in Reihen (12, 13) auf gegenüberliegenden Seiten des Gießschachtes (2) angeordnet sind, wobei die Bohrungen und Rohre in jeder Reihe mit parallelen Achsen ausgebildet sind.

4. Gießform nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem Außengewinde versehenen Enden geringeren Durchmessers der Rohre über den Block vorstehen und mit Hilfe von Muttern am Formblock befestigt sind.

5. Gießform nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Verdrängerkörper (2 a) innerhalb der Metallrohre (15) angeordnet sind und mit den Innenflächen der Rohre ringförmige Kanäle für das Kühlwasser ergeben.

6. Gießform nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerkörper als Metallstäbe (22 a) ausgebildet sind, die sich in axialer Richtung der Metallrohre erstrecken und radial im schmaleren Ende der Metallrohre (15) gleitend gelagert sind und am größeren Ende der Metallrohre (15) radial und axial gehalten werden durch Zentriermittel (Schrauben 25), die in Schlitze (26) im Ende des Rohres (15) eingreifen und sich vom Innern durch einen Teil der Wanddes Rohres (15) erstrecken.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 835 790, 932 085.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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