DE1558292A1 - Verfahren zum Herstellen einer Pressenplatte aus Gusseisen mit eingegossenen Stahlrohren - Google Patents

Description

1558292 Andrejewslei & Honke Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

«-*■.·. ~~ η / Diplom-Ingenieur

Anwaltsakte: 2? 899/mra. _Dr __{|ng Manfred Ho|||w}

Essen, den 3. September I969 Kettwiger Straße 36 Patentanmeldung Siempelkamp Gießerei K.G. K r e f e 1 d, Benrader Straße 45

Verfahren zum Herstellen einer Pressenplatte aus Gußeisen mit eingegossenen Stahlrohren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer heiz- und/oder kühlbaren Pressenplatte aus Gußeisen mit eingegossenen Stahlrohren zur Bildung von Kanälen für das Heiz- und/oder Kühlmittel.

Gegossene Pressenplatten mit eingegossenen Stahlrohren sind bei Vulkanisierpressen bekannt. Die Platten werden lediglich beheizt und besitzen eine verhältnismäßig große Plattendicke von 100 mm und darüber, um zu erreichen, daß sie während des Vulkanisiervorganges möglichst lange die Wärme halten. Zum

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Gießen derartiger "dicker" Pressenplatten werden die Stahlrohre zunächst außerhalb der Gußform sandgestrahlt, um ihre Oberfläche zu reinigen, ggf. gebeizt, und dann in die Form eingesetzt. Die Formfüllzeit während des GießVorganges ist wegen der großen Plattendicke entsprechend lang, so daß genügend Zeit zur Verfügung steht, damit sich die Stahlrohre mit dem Gußeisen in Temperaturausgleich setzen können, der zum Tanzen des Gußeisens auf der Rohroberfläche führende Oberflächenfilm abgebaut werden kann und die Temperaturbewegungen der Stahlrohre abklingen könne, bevor das Gußeisen zu erstarren beginnt. Das hat zur Folge, daß sich die Stahlrohre einwandfrei mit dem Gußeisen verbinden können. Um dabei eine Beeinträchtigung des Rohrquerschnitts unter dem in der Regel auftretenden Durchschweißen der Rohrwandung zu vermelden, werden die Rohre mit Quarzsand im Sinne eines Gießkernes dicht gefüllt. Hierdurch wird der Temperaturausgleich zwischen den Stahlrohren und dem Gußeisen nicht beeinträchtigt.

Für die Herstellung von Kunetetoffplatten sind Pressen* insbesondere Mehretagenpressen bekannt, deren Pressenplatten in rasch aufeinander folgendem Temperaturspiel geheizt und gekühlt werden, wozu die Platten ebenfalls Kanäle aufweisen, durch die abwechselnd ein Heiz- und ein Kühlmittel geführt werden. Derartige Platten müssen daher eine möglichst geringe Wärmeträgheit besitzen und sind daher so dünn wie möglich, maximal in einer Stärke von 60 mm ausgeführt. Die Herstellung solcher "dünnen" Pressenplatten mit eingelegten Stahlrohren durch Gießen bereitet jedoch besondere Schwierigkeiten, die das Gießen "dünner" Pressenplatten bisher verhindert haben. So ist beim

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Gießen "dünner" Pressenplatten die FormfUllzeit sehr gering (5 bis 8 see.)» die Erstarrung des Gusses erfolgt entsprechend schnell. In dieser kurzen Zeit können die Stahlrohre den erforderlichen Temperaturausgleich nicht durchführen, so daß die Rohre noch während der Erstarrung des Gusses arbeiten, darüber hinaus wird der Oberflächenfilm auf den Rohren nicht in ausreichender Weise entfernt, was alles im Ergebnis zu mangelnder Verbindung zwischen Rohr- und Gußplatte führt.

Im übrigen ist ein Verfahren zum Umgießen rohrartiger, insbesondere mehrfach gebogener oder eine geringe lichte Weite aufweisender Körper mit Metall von demselben oder höherem Schmelzpunkt unter Durchleiten von Gasen oder Flüssigkeiten durch das Rohr bekannt, wobei Gas oder Flüssigkeit unter regelbarem Gegendruck durch das Rohr geleitet wird, der dem Verformungswider-' stand des Rohres bei seiner Erweiehungstemeperatur annähernd die Waage hält. Ferner hat man zur Herstellung von Rippenrohren, insbesondere für Speisewasservorwärmer und Vorverdampfer, Maßnahmen verwirklicht, wonach die Ableitung der durch das Gießen aufgenommenen Wärme je nach Bedarf durch die Verwendung mehr oder weniger guter Wärmeleiter als Füllstoff geregelt und das Stahlrohr vor dem Gießen vorgewärmt wird. - Diese vorbekannten Verfahren bewegen sich auf einem anderen Gebiete der Technik und haben die Probleme um die Herstellung "dünner" Heiz- und/oder kühlbarer Pressenplatten aus Gußeisen mit eingegossenen Stahlrohren nicht maßgebend beeinflußt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Gießen "dünner"

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Pressenplatten mit eingegossenen Stahlrohren ohne Auftreten der beschriebenen Nachteile möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stahlrohre nach Einsetzen in die Gußform auf Temperaturen über 150⁰ 0 ei'hltzt, dann umgössen und sofort danach von innen mittels eines Gasstromes gekühlt werden. Das Erhitzen der Stahlrohre vor dem Guß kann elektrisch mittels durch die Rohrwandung geleitetem elektrischen Strom oder mittels eines durch die Rohre geleiteten Heizgases erfolgen. In bevorzugter AusfUhrungsform werden die Stahlrohre vor dem Guß zu ovalem Querschnitt gedrückt und mit der größeren Qüerschnittsachse in Richtung der Pressenplattenebene angeordnet.

Die Erfindung erreicht durch die Aneinanderreihung dieser beiden Verfahrensätufen einen durchaus überraschenden Effekt. Tatsächlich hat sich gezeigt, daß das Erhitzen der Rohre vor dem Guß auf mindestens 150° C bereits ausreicht, um für den Gießvorgang schädliche Oberflächenfilme auf den einzugießenden Rohren zu entfernen, die im Rahmen bekannter Maßnahmen stets gestört haben. Durch das unmittelbar nach dem Umgießen der Rohre einsetzende Kühlen werden die Rohrinnenflächen auf verhältnismäßig niedriger Temperatur gehalten, was zwar ein Verschweißen der Rohre an der Rohraußenseite mit dem Gußelsen nicht verhindert, im ganzen aber offenbar die Temperatur des Rohres während des gesamten Gieß- und Erstarrungsvorganges des Gußeisens so weitgehend festhält, daß den Verbund zwischen Rohr- und Gußeisen beeinträchtigende Wärmebewegungen des Rohres nicht mehr auftreten können. 3o zeigen nach den erfindungsgemäßen Verfahren

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Beseitigung störender Oberflächen filme und etosJa Vermeidung

zwischen Rohr und Platte, wobei ein DurohschweiSsn des Rohres infolge seiner Kühlung von innen nicht mehr auftritt. Das Gefüge des Gusses ist im Bereich der Rohroberfläefee sehr fein kristallin, was einen Vorteil darstellt, weil der GnS aufgrund dieses feinen ßefüges auch dann gut stehenbleibt, wenn die Rohrwand selbst- versehleisen sollte. Hinzukommt_a 'das die Wärmeleitfähigkeit eines derartigen ßefüges besser ist als die eines grob kristallinen Gefilges, so daß im Ergebnis bei Verwirkliehimg des erfindungsgemäßen Verfahrens auch die Wärmeleitwert® der hergestellten Pressenplatte verbessert sind. ·

Die duroh die Erfindung erreichten Vorteile sind %ahlv®±®fo_a Einmal können die nach dem erflndungsgemäSen Verfahren heygestellten "dornen" Pressenplatten -mit im Vergleich zur PlatteMioke - beachtlich großem Kanalquersohnitt und sehr geringen Kanalabstand ausgeführt werden. Das ergibt nicht nur eine sehr gleichmäßige Temperaturverteilung über die Flattonfläche, sondern ermöglicht aush die Herstellung von Pressenplatte^ mit im Vergleich zum Volumen und der Oberfläche, des Kanalsystems sehr geringer Masse und daher sehr geringer Wärmetrlgnelt, so daß kurze Heiz- und Abkühlzeiten für die Pressenplatt© erreicht werden. Außerdem können extrem dünne Platten, insbes«, bei oval gedrücktem Querschnitt der Stahlrohre hergestellt werden. Die Rohre können bei der erfindungsgemäß hergestellten Pressenplatte in beliebiger Führung über die Plattenfläche verteilt verlaufen und können vor allem in den Ablenkstellen abgerundet werden, so

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daß scharfe Kanten und die daran bevorzugt einsetzenden Verschleißerscheinungen vermieden werden. Im übrigen besteht die Möglichkeit, die Rohre zumindest in den Rundungen des Rohrverlaufes aus rostfreiem Stahl vorzusehen, was weiter zur Verschleißverminderung beiträgt. Schließlich ist auch das Gußmaterial selbst im Bereich der Rohrwandungen infolge seines dort vorhandenen, auf das Kühlen der Rohre beim Gießvorgang zurückzuführenden feinkristallinen Qefüges sehr verschleißfest, so daß die Platte auch dann weiter benutzt werden kann, wenn die Rohrwandung selbst durch Verschleiß stellenweise abgetragen sein sollte. Darüber hinaus zeigt Guß ein wesentlich besseres Temperaturwechselverhalten als Stahl und neigt unter starken lokalen Temperaturunterschieden, wie sie im Temperaturspiel zwischen Heizen und Kühlen bei "dünnen¹' Pressenplatten unvermeidlich sind, weit weniger zur Rißbildung als Stahl.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert; die einzige Figur zeigt ausschnittsweise einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß hergestellte Pressenplatte.

Die in der Figur dargestellte Pressenplatte 1 besteht aus Gußeisen mit darin eingegossenen Stahlrohren 2 zur Bildung von Kanälen 3 für ein Heiz- und/oder Kühlmittel, mit dessen Hilfe die Platte als ganzes heiz- bzw. kühlbar ist. Vor dem Guß werden die Stahlrohre 2 nach Einsetzen in eine Gußform auf Temperaturen über 13O°C erhitzt, dann ohne vorhergehende Abkühlung umgössen und sofort danach von innen mittels eines Gasstromes gekUhlt. Die Erhitzung der Stahlrohre 2 vor dem Guß kann ent-

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Claims (1)

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   - 8 Ansprüche

   1« Verfahren zum Herstellen einer heiz- und/oder kühlbaren Pressenplatte aus Gußeisen mit eingegeossenen Stahlrohren zur Bildung von Kanälen für das Heiz- und/oder Kühlmittel, dadurch gekennzeichnet^ daß die Stahlrohre nach Einsetzen in die GuS form auf Temperaturen über 150°C erhitzt, dann umgössen und. sofort danach von innen mittels eines Gasstromes gekühlt werden.

   2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohre in der Form elektrischcäer mittels eines Gasstromes gekühlt werden.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stahlrohre vor dem Guß zu ovalem Querschnitt gedrückt und mit der größeren Querschnittsachse in Richtung der Pressenplattenebene in der Form angeordnet werden.

   PAe Dr.Andrejewski, Dr.Honke

   Unterlegen (Art. 7 § 1 Ats. 2 \_r 1 ^- _ä ■

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