DE1238160B

DE1238160B - Consumable head

Info

Publication number: DE1238160B
Application number: DE1964L0048976
Authority: DE
Inventors: Michael Donald La Bate
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1964-10-08
Filing date: 1964-10-08
Publication date: 1967-04-06

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.Int. Cl.

B22dB22d

Deutsche Kl.: 31 b2 - 7/10 German class: 31 b2 - 7/10

Nummer: 1238160Number: 1238160

Aktenzeichen: L 48976 VI a/31 b2File number: L 48976 VI a / 31 b2

Anmeldetag: 8. Oktober 1964 Filing date: October 8, 1964

Auslegetag: 6. April 1967Opened on: April 6, 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.The present invention relates to one to be used in connection with block molds Thermal head, which acts as an extension to the head of the block casting mold and provides additional thermal insulation Exerts heat-imparting effect, being in the upper part of the casting mold during cooling A layer of molten metal is held in place of the filled block material. Purpose one Such a heat head effect is to prevent the formation of so-called whistling or to a large extent switch off and prevent other defects that arise during the casting of the block.

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.What is essentially new about the consumable thermal head disclosed here lies in the properties of self-shaping and holding. The device disclosed here consists of four pieces of consumable material that hold the molten metal in the mold until it cools and solidifies and then burns, leaving only a residue of ashes. As a result, needs the thermal head from the cast as block not be more removed. In addition, the four parts are arranged so that two of these parts can be suspended from the sides of the upper part of the block mold and the other two parts of the thermal head can be attached or attached to them and thereby held. So if the device is partially arranged within the upper part of a block casting mold, so it assembles itself into its arrangement, holds itself firmly in this arrangement and, more importantly, can be brought into the prescribed shape by shaking movement, so that the individual parts of the device fit snugly against the side walls of the block mold to prevent metal from getting between the thermal head and the walls of the block mold.

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.The already known consumable heat heads have proven to be inadequate because they use the melted Metal often does not get sufficiently molten and their use it moreover made it necessary for the molten metal to have a temperature within a limited Temperature range had to have. The heat heads developed up to now have often shifted, so that there is no liquid metal layer in the upper part when pouring the mold were able to hold. At the same time, the metal often flowed between the thermal head and the inner walls the block mold.

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 WärmekopfThe present invention relates to an improved consumable thermal head that is useful for a wide temperature range can be used, which does not change its shape and therefore more consumable Thermal head

Anmelder:Applicant:

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

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Beetz und Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patentanwälte, München 22, Steinsdorfstr. 10Dipl.-Ing. R. Beetz and Dipl.-Ing. K. Lamprecht, Patent Attorneys, Munich 22, Steinsdorfstr. 10

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

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.half of the mold maintains the desired liquid metal layer. At the same time the device is securely fitted into the block mold and arranged so that its lower edges apply strong pressure pressed against the block mold so that it forms a seal with the thermal head.

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.Another purpose of the invention is to provide a consumable thermal head that consists of several Share consists and in the upper part of a block mold by interacting with the individual Parts of the thermal head is held in the assembled state.

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.Furthermore, it is the purpose of the invention to create a consumable thermal head made of a material which is particularly suitable for complete disintegration in a crumbly state and / or consumption.

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.Another purpose of the invention is to provide a consumable thermal head which also contains a consumable material which, when burned, produces a lower temperature is than the temperature of the hot metal contained in the thermal head. Furthermore, the thermal head should Absorb and hold liquid metal at temperatures up to around 1860 ° C without thereby changing its original shape and physical properties and without the liquid Let metal escape so that the metal solidifies in a normal way and becomes a liquid Layer can form, which the formation of so-called whistles and / or other irregularities in the Casting prevented.

Ferner ist es Zweck der Erfindung, einen Wärmekopf aus vollkommen aufzehrbarem und/oder zersetzbarem Material zu schaffen, der ohne RücksichtFurthermore, it is the purpose of the invention to provide a thermal head made of completely consumable and / or decomposable Material to create that without consideration

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auf die Dichte des eingegossenen Metalls hergestellt und vorzüglich für Block-Gießformen verwendet werden kann.Manufactured to the density of the cast metal and ideally used for block casting molds can be.

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.The consumable thermal head disclosed in the present invention is an improvement on the known one Heat heads represent that were previously based on block molds for receiving liquid metal, for example Iron and steel, have been used. When making iron and steel blocks it was It has been common practice for a long time to place a ceramic thermal head on the block mold that covers the uppermost part of the cast block and delayed the cooling of the metal so that the metal settles in the Block shape could cool and solidify without voids or pipes forming. The inventive The thermal head, on the other hand, is made of material that is completely consumed after itself the metal has solidified in it.

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.The invention thus relates to a combination and arrangement of parts and their special design, as described and claimed below. The description of the special version according to the drawing is not to be regarded as a limitation of the invention, but only as an explanation to grasp. Numerous changes and variations are possible without affecting the Invention area is left.

Erfindungswesentliche Merkmale sollen nunmehr an Hand der Zeichnung ausführlicher beschrieben werden; es zeigtFeatures essential to the invention will now be described in more detail with reference to the drawing will; it shows

Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines selbsttragenden, aufzehrbaren Wärmekopfes,1 shows a three-dimensional representation of a self-supporting, consumable thermal head,

F i g. 2 eine Ansicht eines Teilstücks des in F i g. 1 gezeigten Wärmekopfes,F i g. FIG. 2 is a view of a portion of the FIG. 1 shown thermal head,

F i g. 3 eine Ansicht eines weiteren Teilstücks des in F i g. 1 gezeigten Wärmekopfes,F i g. 3 is a view of a further section of the FIG. 1 shown thermal head,

F i g. 4 eine Bodenansicht von der Geraden 4-4 (Fig. 3),F i g. 4 a bottom view from the straight line 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.F i g. 5 shows a cross section through a thermal head according to the invention, which is located within the upper part a block mold is arranged, inserted into this and filled with metal.

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-The in F i g. 1 shown, improved consumable heat head in the form of a frame of approximately vertical walls consists of two opposing, completely identically designed side parts 10 and 11 and two opposing, completely identically designed transverse or end parts 12 and 13. The side parts 10 and 11, as well the end parts 12 and 13 are provided on their respective outer surface with a number of vertically spaced notches 14, 15 , into each of which the lower end of a suspension device 16 designed as an angle hook can be inserted, as can be seen most clearly from FIG . The upper end of this suspension device 16 is angled outwards in each case (see FIG. 17) and is designed so that it extends over the upper edge of a block casting mold M, as in FIG. 5 shown, engages. The wall parts 10 and 11 of the thermal head are made wider in their lower half than in their upper half, and the wall parts 12 and 13 are made wider in the upper half than in the lower half, so that the parts 12 and 13 on the parts 10 and are placed 11 and 10 and 11 so held by the lower halves of the parts in a block mold, that they protrude casting mold block through this, wherein the TeilelO and 11 in turn from the hook

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.like trained suspension devices 16 are worn. As can also be seen from the drawing, the upper portions of the parts 10 and 11 of the thermal head are formed so that their width decreases slightly upwards; Incidentally, the same applies to the lower portions of parts 12 and 13 of the thermal head. As a result, V-shaped gaps are formed between the edges of the parts 10 and 11 and the corresponding edges of the abutting parts 12 and 13 , into which the wedge pieces 18 can be precisely inserted. One of these wedge pieces is shown in FIG. 1 and two others are shown in FIG. 5; this allows the respective end portions 12 and 13 to be wedged outwardly against the sides of the block casting mold, as shown in FIG. 5, so that lifting or "floating" of the thermal head is reliably avoided.

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.In Fig. 2 and 3 partial views of the thermal head wall parts 10 and 13 are shown, which are formed identically, but are arranged reversed to one another. Thus, the thermal head according to FIG. 1 can be formed from four identically designed parts 10, 11, 12 and 13 , the parts 10 and 11 being put together with the wider part facing down and the parts 12 and 13 being put together with the wider part facing up.

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.F i g. FIG. 4 shows a view from below of the FIG. 3 shown part 10. It can be seen that the vertically running edges in the lower half are rounded at 19 , so that the thermal head consisting of four parts formed in this way can be inserted into a block casting mold that has rounded corners, and at the same time that can seal molten metal within the thermal head. The design disclosed here also has the advantage that the parts 10, 11, 12 and 13 of the thermal head are firmly wedged together with the aid of the wedges 18 when they are placed in the upper, open part of an empty block mold. This means that any escape of liquid metal is eliminated from the outset.

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.When the molten metal is poured into the ingot mold, as shown in, for example, the cross-sectional drawing in FIG. 5, it rises up into the area of the thermal head, where it forms a liquid mass that remains liquid over a longer period of time than the liquid metal in the block casting mold M, so that a certain amount of hot metal is thereby provided and the formation of pipes, voids and other irregularities in the cast ingot mold is prevented. After the metal in the edge areas within the block casting mold has essentially cooled and solidified, the material of the thermal head ignites and consumes itself completely, leaving only a powdery residue that does not damage the cast block in any way and on the other hand already one releases the finished upper block part, which makes it easier to release the block from the mold.

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,Consumable heat heads are known to those skilled in the art and can consist of a wide variety of raw materials. As an example of one for the manufacture of a thermal head within the meaning of the present invention A mass of 18 kg sawdust, 63 kg raw dolomite and 36 kg is an excellent mixture Sodium silicate listed as a binder. This basic mixture can be modified by

Claims

that instead of the sawdust, an equal amount by weight of fine wood chips, rice hulls or grains of wheat is added. Another modification, which results in a suitable mixture, is obtained by adding sintered, granular blast furnace slag or finely ground, fired clay (ground chamotte) in place of the raw dolomite in equal parts by weight. In addition, urea-formaldehyde-based synthetic resin can be used as a binder in an amount of 22.5 kg instead of 36 kg of sodium silicate. For the person skilled in the art, numerous possible modifications of the mixture for the material of the consumable thermal head emerge from these examples. To produce a thermal head according to the invention, a basic mixture of the aforementioned ingredients is first prepared, e.g. from sawdust and sodium silicate, and the respective parts 10, 11, 12 and 13 of the thermal head are molded or cast from this mixture. The mixture then dries, sets and forms a truly permanent structure that is suitable for its intended use. If this structure is then hardened in a hot air oven for a long enough time so that the mixture can dry thoroughly and solidify, its break resistance and resistance to crumbs are noticeably increased. The molds in which the individual parts are molded are provided with projections which form the notches 14 and 15, and the sides of the molds form the sections of tapered width described above so that the four parts of the thermal head are made in one mold and then, as shown in Figure 1, the front and rear walls 10 and 11 and the side walls 12 and 13 of the thermal head are joined together; the two hook-like suspension devices 16 attached subsequently complete the arrangement. When the thermal head is inserted into a block casting mold, the two side walls 10 and 11 with the hook-like suspension device 16 are inserted in such a way that, as in FIG. 5, are arranged opposite one another on the inner walls of the block mold. The transverse or object walls 12 and 13 are then pushed in between so that they each sit on the lower half of the side walls 10 and 11, respectively. This completes the assembly of the thermal head and extends beyond the open top of the block mold, as shown in FIG. 5 shown. With the help of the four wedges 18, which are inserted into the recesses provided for this purpose, the parts are firmly fitted into the casting mold and hold each other firmly in it without any other fastening devices. Patent claims:

1. Thermal head in the form of an open at its upper and lower end frame of approximately vertical, consumable walls, characterized in that it consists of approximately T-shaped wall parts (10, 11,12,13) with a wide, the crossbar of the T corresponding upper Section and narrower, slightly inwardly bevelled towards the foot of the T , the longitudinal bar of the T corresponding lower section is composed, with two wall parts (10, 11) being reversed and two further wall parts (12, 13) with their flat crossbar underside as a support to serve.

2. Consumable thermal head according to claim 1, characterized in that it has four identically designed wall parts (10, 11, 12, 13) and that between said wall parts wedges (18) are arranged, which these for the purpose of increasing the outer dimensions of the Slide apart the heating head.

3. Consumable thermal head according to claims 1 and 2, characterized in that the respective position of the parts is changed by the said Keüstück so that the wall parts (12,13) of the thermal head join seamlessly to the corresponding inner walls of the block mold.

4. In a block mold to be used consumable thermal head according to claim 1, characterized in that each of the four walls is provided in its outer surface with a number of perpendicularly spaced notches (14, 15) .

5. In a block mold to be used, consumable thermal head according to claims 1 to 4, which is carried by said block mold and forms an upper extension of the mold, characterized in that the thermal head has a first pair in the block mold wall parts (10, 11) arranged opposite one another and in notches (14, 15) which engage in the outer surfaces of these wall parts and are held on the upper part of the block casting mold.

1 sheet of drawings