DE1238160B - Aufzehrbarer Waermekopf - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2 - 7/10

Nummer: 1238160

Aktenzeichen: L 48976 VI a/31 b2

Anmeldetag: 8. Oktober 1964

Auslegetag: 6. April 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen in Verbindung mit Block-Gießformen zu verwendenden Wärmekopf, der als Verlängerung am Kopf der Block-Gießform eine wärmeisolierende und zusätzliche Wärme vermittelnde Wirkung ausübt, wobei im oberen Teil der Gießform während des Abkühlens des eingefüllten Blockmaterials eine Schicht geschmolzenen Metalls gehalten wird. Zweck einer solchen Wärmekopfwirkung ist es, die Bildung sogenannter Pfeifen zu verhindern oder noch weitgehend auszuschalten und sonstige, beim Gießen des Blocks entstehende Mängel zu unterbinden.

Das wesentlich Neue an dem hier offenbarten aufzehrbaren Wärmekopf liegt in den Eigenschaften des Selbstformens und Haltens begründet. Das hier offenbarte Gerät besteht aus vier Teilen aufzehrbaren Materials, das das geschmolzene Metall bis zum Abkühlen und Festwerden in der Form hält und dann verbrennt, wobei nur ein Aschenrest verbleibt. Infolgedessen braucht der Wärmekopf von dem gegossenen so Block nicht mehr entfernt zu werden. Außerdem sind die vier Teile so angeordnet, daß zwei dieser Teile an den Seiten des oberen Teils der Block-Gießform aufgehängt und die beiden anderen Teile des Wärmekopfes an diese angefügt oder angesetzt und dadurch gehalten werden können. Ist das Gerät also teilweise innerhalb des oberen Teils einer Block-Gießform angeordnet, so fügt es sich zu seiner Anordnung selbst zusammen, hält sich in dieser Anordnung fest und, was noch wichtiger ist, kann durch Schütfelbewegung in die vorgeschriebene Form gebracht werden, so daß sich die einzelnen Teile des Gerätes eng an die Seitenwände der Block-Gießform fügen, um zu verhindern, daß Metall zwischen den Wärmekopf und die Wände der Block-Gießform gelangt.

Die bereits bekannten aufzehrbaren Wärmeköpfe haben sich als unzureichend erwiesen, da sie das geschmolzene Metall oft nicht hinreichend im Schmelzzustand erhalten haben und ihre Verwendung es überdies notwendig machte, daß das geschmolzene Metall eine Temperatur innerhalb eines begrenzten Temperaturbereiches aufweisen mußte. Bei den bisher entwickelten Wärmeköpfen kam es oft zu Verschiebungen, so daß sie im oberen Teil beim Eingießen der Kokille keine flüssige Metallschicht zu halten vermochten. Gleichzeitig floß häufig das Metall zwischen den Wärmekopf und die Innenwände der Block-Gießform.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten, aufzehrbaren Wärmekopf, der für einen weiten Temperaturbereich verwendet werden kann, der seine Form nicht verändert und dadurch ober-Aufzehrbarer Wärmekopf

Anmelder:

Michael Donald La Bate,
Wampum, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:

Michael Donald La Bate,
Wampum, Pa. (V. St. A.)

halb der Kokille die gewünschte flüssige Metallschicht aufrechterhält. Gleichzeitig ist das Gerät sicher in die Block-Gießform eingepaßt und so angeordnet, daß seine Unterkanten mit starkem Druck gegen die Block-Gießform gepreßt werden, so daß diese mit dem Wärmekopf eine Abdichtung bildet.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist es, einen aufzehrbaren Wärmekopf zu schaffen, der aus mehreren Teilen besteht und im oberen Teil einer Block-Gießform durch Zusammenwirken mit den einzelnen Teilen des Wärmekopfes in zusammengefügtem Zustand gehalten wird.

Ferner ist es Zweck der Erfindung, einen aufzehrbaren Wärmekopf aus einem Material zu schaffen, das sich besonders für einen vollständigen Zerfall in krümeligem Zustand und/oder Aufzehrung eignet.

Ein weiterer Zweck der Erfindung liegt darin, einen aufzehrbaren Wärmekopf zu schaffen, der außerdem ein aufzehrbares Material enthält, das bei der Verbrennung eine Temperatur erzeugt, die niedriger ist als die Temperatur des in dem Wärmekopf enthaltenen heißen Metalls. Ferner soll der Wärmekopf flüssiges Metall aufnehmen und halten, das Temperaturen bis zu etwa 1860° C aufweist, ohne dabei seine ursprüngliche Form und physikalischen Eigenschaften zu verändern und ohne das flüssige Metall entweichen zu lassen, so daß sich das Metall auf normale Weise verfestigen und eine flüssige Schicht bilden kann, welche die Bildung sogenannter Pfeifen und/oder sonstiger Unregelmäßigkeiten im Guß verhindert.

Ferner ist es Zweck der Erfindung, einen Wärmekopf aus vollkommen aufzehrbarem und/oder zersetzbarem Material zu schaffen, der ohne Rücksicht

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auf die Dichte des eingegossenen Metalls hergestellt und vorzüglich für Block-Gießformen verwendet werden kann.

Der in vorliegender Erfindung offenbarte aufzehrbare Wärmekopf stellt eine Verbesserung der bekannten Wärmeköpfe dar, die bisher auf Block-Gießformen zur Aufnahme flüssigen Metalls, beispielsweise Eisen und Stahl, verwendet worden sind. Bei der Herstellung von Eisen- und Stahlblöcken war es lange Zeit üblich, einen keramischen Wärmekopf auf die Blockform zu setzen, der den obersten Teil des gegossenen Blocks aufnahm und die Kühlung des Metalls verzögerte, so daß das Metall sich in der Blockform abkühlen und verfestigen konnte, ohne daß sich Lunker oder Pfeifen bildeten. Der erfindungsgemäße Wärmekopf besteht dagegen aus Material, das vollständig aufgezehrt wird, nachdem sich das Metall darin verfestigt hat.

Die Erfindung betrifft somit eine Kombination und eine Anordnung von Teilen und deren spezielle Ausbildung, wie sie im folgenden beschrieben und beansprucht wird. Die Beschreibung der speziellen Ausführung nach der Zeichnung ist nicht als Einschränkung der Erfindung anzusehen, sondern nur als Erläuterung aufzufassen. Es sind zahlreiche Änderungen und Variationen möglich, ohne daß dabei der Erfindungsbereich verlassen wird.

Erfindungswesentliche Merkmale sollen nunmehr an Hand der Zeichnung ausführlicher beschrieben werden; es zeigt

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines selbsttragenden, aufzehrbaren Wärmekopfes,

F i g. 2 eine Ansicht eines Teilstücks des in F i g. 1 gezeigten Wärmekopfes,

F i g. 3 eine Ansicht eines weiteren Teilstücks des in F i g. 1 gezeigten Wärmekopfes,

F i g. 4 eine Bodenansicht von der Geraden 4-4 (Fig. 3),

F i g. 5 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Wärmekopf, der innerhalb des oberen Teils einer Block-Gießform angeordnet, in diese eingefügt und mit Metall gefüllt ist.

Der in F i g. 1 gezeigte, verbesserte aufzehrbare Wärmekopf in Form eines Rahmens aus etwa senkrechten Wänden besteht aus zwei einander gegenüberliegenden, völlig gleichartig ausgebildeten Seitenteilen 10 und 11 und zwei einander gegenüberliegenden, völlig gleichartig ausgebildeten Quer- oder Endteilen 12 und 13. Die Seitenteile 10 und 11, sowie die Endteile 12 und 13 sind an ihrer jeweiligen Außenfläche mit einer Anzahl von mit senkrechten Abstand angeordneten Kerben 14, 15 versehen, in die jeweils das untere Ende einer als Winkelhaken ausgebildeten Aufhängevorrichtung 16 eingesetzt werden kann, wie aus Fig. 1 am deutlichsten zu erkennen ist. Das obere Ende dieser Aufhängevorrichtung 16 ist jeweils nach außen abgewinkelt (s. 17) und so ausgebildet, daß es über den oberen Rand einer Block-Gießform M, wie in F i g. 5 dargestellt, greift. Die Wandteile 10 und 11 des Wärmekopfes sind in ihrer unteren Hälfte breiter ausgelegt als in ihrer oberen Hälfte, und die Wandteile 12 und 13 sind in der oberen Hälfte breiter ausgelegt als in der unteren Hälfte, so daß die Teile 12 und 13 auf die Teile 10 und 11 aufgesetzt und von den unteren Hälften der Teile 10 und 11 so in einer Block-Gießform gehalten werden, daß sie über diese Block-Gießform hinausragen, wobei die TeilelO und 11 wiederum von den haken-

artig ausgebildeten Aufhängevorrichtungen 16 getragen werden. Wie aus der Zeichnung ferner zu ersehen ist, sind die oberen Abschnitte der Teile 10 und 11 des Wärmekopfes so ausgebildet, daß ihre Breite leicht nach oben abnimmt; das gleiche gilt übrigens für die unteren Abschnitte der Teile 12 und 13 des Wärmekopfes. Dadurch werden V-förmige Spalte zwischen den Kanten der Teile 10 und 11 und den entsprechenden Kanten der anstoßenden Teile 12 ίο und 13 gebildet, in die Keilstücke 18 genau einsetzbar sind. Eines dieser Keilstücke ist in F i g. 1 und zwei weitere sind in Fig. 5 dargestellt; dadurch können die entsprechenden Endteile 12 und 13 nach außen gegen die Seiten der Block-Gießform verkeilt werden, wie in Fig. 5 dargestellt, so daß ein Anheben oder »Aufschwimmen« des Wärmekopfes sicher vermieden wird.

In Fig. 2 und 3 sind Teilansichten der Wärmekopfwandteile 10 und 13 gezeigt, die gleichartig ausgebildet, aber umgekehrt zueinander angeordnet sind. Somit kann der Wärmekopf nach F i g. 1 aus vier gleichartig ausgebildeten Teilen 10, 11, 12 und 13 gebildet werden, wobei die Teile 10 und 11 jeweils mit dem breiteren Teil nach unten und die Teile 12 und 13 mit dem breiteren Teil nach oben zusammengesetzt werden.

F i g. 4 zeigt eine Ansicht von unten auf den in F i g. 3 dargestellten Teil 10. Man ersieht daraus, daß die senkrecht verlaufenden Kanten in der unteren Hälfte bei 19 abgerundet sind, so daß der aus vier derartig ausgebildeten Teilen bestehende Wärmekopf in eine Block-Gießform eingesetzt werden kann, die abgerundete Ecken aufweist, und gleichzeitig das geschmolzene Metall innerhalb des Wärmekopfes dicht abschließen kann. Die hier offenbarte Ausbildung hat zudem den Vorteil, daß die Teile 10, 11, 12 und 13 des Wärmekopfes mit Hilfe der Keile 18 fest miteinander verkeilt werden, wenn sie in den oberen, offenen Teil einer leeren Block-Gießform gesetzt werden. Somit ist jegliches Entweichen von flüssigem Metall von vornherein ausgeschaltet.

Wenn das geschmolzene Metall in die Block-Gießform eingegossen wird, wie beispielsweise in der Querschnittszeichnung in F i g. 5 dargestellt, steigt es nach oben in den Bereich des Wärmekopfes und bildet dort eine flüssige Masse, die sich über einen längeren Zeitraum flüssig hält und als das flüssige Metall in der Block-Gießform M, so daß dadurch für eine gewisse Menge heißen Metalls gesorgt ist und die Bildung von Pfeifen, Lunkern und sonstigen Unregelmäßigkeiten in der gegossenen Kokille unterbunden wird. Nachdem das Metall in den Randbereichen innerhalb der Block-Gießform im wesentlichen abgekühlt und fest geworden ist, entzündet sich das Material des Wärmekopfes und zehrt sich vollständig auf, wobei nur ein pulverförmiger Rückstand verbleibt, der den Gußblock in keiner Weise schädlich beeinflußt und anderseits einen bereits fertiggeformten oberen Blockteil freigibt, der das Lösen des Blocks aus der Gießform erleichtert.

Dem Fachmann sind aufzehrbare Wärmeköpfe bekannt, die aus vielerlei Grundstoffen bestehen können. Als Beispiel eines für die Herstellung eines Wärmekopfes im Sinn der vorliegenden Erfindung hervorragend geeigneten Gemisches sei eine Masse aus 18 kg Sägemehl, 63 kg Rohdolomit und 36 kg Natriumsilikat als Bindemittel angeführt. Diese Grundmischung kann dadurch abgewandelt werden,

Claims (5)

daß man an Stelle des Sägemehls eine gleiche Gewichtsmenge feiner Holzspäne, Reishüllen oder Weizenkörner zugibt. Eine weitere Abwandlung, die eine geeignete Mischung ergibt, erhält man durch Zugabe von gesinterter, körniger Hochofenschlacke oder fein gemahlenem, gebranntem Ton (gemahlener Schamotte) an Stelle des Rohdolomits in gleichen Gewichtsteilen. Außerdem kann Kunstharz auf Harnstoff-Formaldehyd-Basis in einer Menge von 22,5 kg an Stelle der 36 kg Natriumsilikat als Bindemittel verwendet werden. Für den Fachmann ergeben sich schon aus diesen Beispielen zahlreiche Abwandlungsmöglichkeiten der Mischung für das Material des aufzehrbaren Wärmekopfes. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Wärmekopfes wird zunächst eine Grundmischung der vorerwähnten Bestandteile angerichtet, z.B. aus Sägemehl und Natriumsilikat, und aus dieser Mischung werden die jeweiligen Teile 10, 11, 12 und 13 des Wärmekopfes geformt oder gegossen. Die Mischung trocknet dann, wird fest und bildet ein wirklich dauerhaftes Gefüge, das sich für die vorgesehene Verwendung eignet. Wird dieses Gefüge dann in einem Heißluftofen ausreichend lange gehärtet, so daß die Mischung gründlich trocknen und sich festigen kann, so wird seine Brachsicherheit und Beständigkeit gegen Krümeln merklich erhöht. Die Gießformen, in denen die einzelnen Teile geformt werden, sind mit Vorsprüngen versehen, die die Kerben 14 und 15 bilden, und die Seiten der Gießformen bilden die oben beschriebenen Abschnitte mit sich verjüngender Breite, so daß die vier Teile des Wärmekopfes in einer Gießform hergestellt und dann, wie in Fig. 1 gezeigt, die Vorder- und Rückwände 10 und 11 und die Seitenwände 12 und 13 des Wärmekopfes zusammengefügt werden; die beiden anschließend angesetzten, hakenartig ausgebildeten Aufhängevorrichtungen 16 vervollständigen die Anordnung. Wenn der Wärmekopf in eine Block-Gießform eingesetzt wird, so werden die beiden Seitenwände 10 und 11 mit der hakenartig ausgebildeten Aufhängevorrichtung 16 eingesetzt, und zwar so, daß sie, wie in F i g. 5 dargestellt, an den Innenwänden der Block-Gießform einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Quer- oder Einwände 12 und 13 werden dann dazwischengeschoben, so daß sie jeweils auf der unteren Hälfte der Seitenwände 10 bzw. 11 aufsitzen. Damit ist der Zusammenbau des Wärmekopfes abgeschlossen, und dieser reicht über das offene obere Ende der Block-Gießform hinaus, wie in F i g. 5 dargestellt. Mit Hüfe der vier Keile 18, die in die dafür vorgesehenen Aussparungen gefügt werden, sind die Teile fest in die Gießform eingepaßt und halten sich darin ohne sonstige Befestigungsvorrichtungen gegenseitig fest. Patentansprüche:

1. Wärmekopf in Form eines an seinem oberen und unteren Ende offenen Rahmens aus etwa vertikalen, aufzehrbaren Wänden, dadurch gekennzeichnet, daß er aus etwa T-förmigen Wandteilen (10, 11,12,13) mit breitem, dem Querbalken des T entsprechenden oberen Abschnitt und schmälerem, zum Fuß des T hin leicht nach innen abgeschrägten, dem Längsbalken des T entsprechenden unterem Abschnitt zusammengesetzt ist, wobei jeweils zwei Wandteüe (10, 11) umgekehrt werden und mit ihrer ebenen Querbalkenunterseite zwei weiteren Wandteilen (12, 13) als Auflage dienen.

2. Aufzehrbarer Wärmekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er vier gleichartig ausgebildete Wandteile (10, 11, 12, 13) aufweist und daß zwischen den genannten Wandteilen Keile (18) angeordnet sind, die diese zum Zwecke der Vergrößerung der äußeren Abmessungen des Wärmekopfes auseinanderschieben.

3. Aufzehrbarer Wärmekopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Stellung der Teile durch die genannten Keüstücke so geändert wird, daß sich die Wandteile (12,13) des Wärmekopfes fugenlos an die entsprechenden Innenwände der Block-Gießform fügen.

4. In eine Block-Gießform einzusetzender aufzehrbarer Wärmekopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der vier Wände in ihrer Außenfläche mit einer Anzahl in senkrechten Abständen voneinander angeordneten Kerben (14, 15) versehen ist.

5. In eine Block-Gießform einzusetzender, aufzehrbarer Wärmekopf, nach den Ansprüchen 1 bis 4, der von der genannten Block-Gießform getragen wird und eine oberseitige Verlängerung der Gießform bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmekopf ein erstes Paar in der Block-Gießform einander gegenüber angeordneter Wandteile (10, 11) und in an den Außenflächen dieser Wandteile vorgesehene Kerben (14, 15) eingreifende und an dem oberen Teil der Block-Gießform gehaltene Aufhängevorrichtungen aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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