DE2061743A1

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Info

Publication number: DE2061743A1
Application number: DE19702061743
Authority: DE
Priority date: 1969-12-30
Filing date: 1970-12-15
Publication date: 1971-07-01
Also published as: FR2071442A5

Description

Telefon 561762

Cas I

Henri-Jean DAUSSAN

Form zum Giessen von Bisenmetallen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Form

zum kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Giessen von Eisenmetallen, welche die Verbesserung der-Qualität der Gußstücke ermöglicht.

Unter "Form" ist hier eine Vorrichtung zu

verstehen, welche entweder selbst oder in Verbindung mit einem Behälter das flüssige Metall aufnehmen soll, bis dieses wenigstens teilweise erstarrt ist. Diese Form kann insbesondere durch eine Kokille o.dgl. gebildet werden, oder auch durch einen beim Giessen des Metalls zusammen mit einer Kokille benutzten Aufsatz o.dgl..

Bekanntlich treten beim Giessen von Eisenmetallen in Kokillen oder ähnlichen Formen Komplikationen dadurch auf, dass das gegossene Metall mit Verunreinigungen beladen 1 ί j t, welche von dem Abrieb de3 feuerfesten Futters der

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Behälter beim Umgiesen oder auch beim Frischen herrühren. Die Hauptschwierigkeiten rühren jedoch von dem Übergang des Gußstücks von dem flüssigen in den festen Zustand her. Hierdurch entstehen die bekannten Fehler, wie Abscheidung, Lunker, Oberflächen-ehler usw.

Die zahlreichen bisher vorgeschlagenen

Lösungen sind meistens wenigstens teilweise unwirksam, da sie nur einen Teil der zu lösenden Aufgabe berücksichtigen, z.B. die Vermeidung der Bildung von Lunkern, was nur einen kleinen Teil der zu überwindenden Schwierigkeiten darstellt. Die Erfindung bezweckt, allen obigen Fehlern abzuhelfen, um die Qualität der Gußstücke möglichst weitgehend zu verbessern und dabei ihren Gestehungspreis durch Verringerung des Ausschusses zu senken, welcher bei den auf das Giessen folgenden Arbeitsgängen, wie Walzen, Pressen usw. entstehen kann.

Eine Ursache der festgestellten Fehler

ist die schnellere Abkühlung des in dem oberen Abschnitt der Kokille befindlichen Metalls gegenüber dem Rest des Barrens. Man hat daher versucht, die Kühlgeschwindigkeit durch feuerfeste und/oder exothermische Massen zu verringern, welche an dem Kopf der Kokille oder an einem auf diese aufgesetzten Aufsatz angebracht sind.

Zu dem gleichen Zweck ist in der französischen Patentschrift Nr. 1 354 947 des Anmelders und dem ersten Zusatzpatent 84 296 derselben vorgesehen, innerhalb der Wand der Kokille aus dem gegossenen Metall kommende Kalorien nach oben zu leiten. Es ist insbesondere vorgesehen, die Kokille mit einer doppelten Wand mit Luftumlauf durch natürliche Konvektion zwischen den beiden Wänden zu versehen, wobei ausserdera die obere öffnung der Kokille durch einen Deckel verschlossen werden kann. Dieses Mittel ist in technischer Hinsicht befriedigend, es erfordert jedoch besonders ausgebildete Kokillen, deren Wände verhültnismässig empfindlich sind.

In der französischen Patentschrift Nr.

1.583 710 des Anmelders ist noch ein anderes Mittel zur Leitung der Kalorien in den oberen Teil der Kokille vorgesehen. Dieses andere Mittel besteht darin, in der Wand der Kokille gut wärmeleitende, insbesondere aus Kupfer bestehende Lamellen

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anzubringen, deren Querschnitt nach oben zunimmt. Auch hier muss daher der gesamte Aufbau der Kokille verändert werden.

Die Erfindung bezweckt, den obigen Beschränkungen abzuhelfen.

Die erfindungsgemässe Form zum Giessen

von Eisenmetallen, welche oben einen Mantel aus einem Wärmeschutzmittel aufweist, wobei zwischen diesem und der Wand der Form eine exothermische Füllung angeordnet ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass sie das. Innere der Form mit der exothermischen Füllung verbindende wärmeleitende Glieder aufweist.

Wenn dann das geschmolzene gegossene Metall in der Form die wärmeleitenden Glieder erreicht, über- | tragen diese den Wärmefluss auf die exothermische Füllung, deren Verbrennung so eingeleitet wird. Die exothermische Reaktion entwickelt sich in der Masse der Füllung, und die entwickelten Kalorien werden durch die wärmeleitenden Glieder in das Innere der Form zurückgeleitet. Die so auf die Innenfläche der Form übertragene Wärmeentwicklung hält das Giessbad auf einer Temperatur, welche die Erstarrung desselben ohne lunkerbildung und ohne die bekannten Oberflächenfehler ermöglicht, welche durch einen unmittelbar auf die Innenfläche der Wand der Kokille oder ihres Aufsatzes aufgebrachten wärmedämmenden und/oder exothermischen überzug verursacht werden können.

Der Warmeschutzmantel und die exothermische

Füllung erstrecken sich vorzugsweise über eine Höhe der Form, " welche wenigstens gleich der dem Schwund des gegossenen Metalls von seiner Anfangsgiesstemperatur bis zu seiner Erstarrung entsprechenden ist.

Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform

der Erfindung besitzt die exothermische Füllung eine. Zündtemperatur, welche niedriger als die Temperatur ist, welche von dem mit ihr in Berührung stehenden Abschnitt des wärmeleitenden Gliedes erreicht wird, wenn das andere Ende desselben mit dem gegossenen Metall in Berührung steht. Unter diesen Bedingungen erfolgt die Zündung der exothermischen Füllung sehr schnell.

Gemäss einem vorteilhaften Merkmal der

Erfindung sind die wärmeleitenden Glieder quer zu der Seitenwand der Form angeordnet und treten insbesondere vollständig

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durch die Wand der Form, wenn diese durch eine Kokille gebildet wird.

Gemäss einer anderen Ausführung umgeben

die wärmeleitenden Glieder die obere Wand der Form oder der Kokille, auf welche die Form aufgesetzt ist, und können zweckmässig ein Stück mit einem die öffnung der Form wenigstens teilweise abdeckenden Deckel bilden.

Gemäss einer vorteilhaften, insbesondere

für Kokillen bestimmten Ausführung der Form umfassen die wärmeleitenden Glieder eine Anordnung von Nieten, welche durch die obere Wand der Form treten und eine innere Einfassung mit der exothermisehen Füllung verbinden, Vielehe in einer in der Nähe des oberen Endes der Form ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung untergebracht ist.

Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung

bilden der isolierende Mantel, die exothermische Füllung und die wärmeleitenden Glieler eine entfernbare Anordnung, welche auf das obere Ende des zur Aufnahme des Metalls vorgesehenen Behälters aufgesetzt wird.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert.

Fig. 1 ist eine längs der Linie I-I der

Fig. 2 geschnittene Seitenansicht des oberen Abschnitts einer erfindungsgemässen Kokille.

Fig. 2 ist die entsprechende Draufsicht.

Fig. 3 ist ein schematischer Schnitt eines Teils der Fig. 1 in grösserem Maßstab.

Fig. 4 ist eine längs der Linie IV-IV der

Fig. 5 geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 5 ist die z.T. längs der Linie V-V der Fig. 4 geschnittene Draufsicht unter Wegbrechung von Teilen,

Fig. 6 ist eine geschnittene Teilansicht eines Abschnitts der Kokille in grösserem Maßstab.

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausfuhrungsform der Erfindung im Schnitt längs der Linie VII-VII der Fig. 8.

Figo 8 ist die entsprechende Draufsicht.

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Fig, 9 ist eine geschnittene Teilansicht in grösserem Maßstab.

Fig. 1 und 2 zeigen die Anwendung der

Erfindung auf eine mit Handhabungslappen 2 versehene Kokille 1, deren Innen- und Aussenflachen zu ihrer Achse parallel sind, was jedoch für die Erfindung nicht wesentlich ist, da sie von der Lage der Innenwand 3 und der Aussenwand 4 unabhängig ist.

In der Aussenwand 4 ist in der Nähe des

oberen Randes 5 eine ringförmige Ausnehmung 6 ausgearbeitet, welche über eine Höhe H reicht, welche wenigstens gleich der dem Schwund des gegossenen Metalls von seinem höchsten Pegel in flüssigem Zustand bis zu seiner vollständigen Erstarrung entspricht, wobei angenommen ist, dass keine Lunkerbildung auftritt. Die Ausnehmung 6 ist aussen von einem Mantel A aus einem wärmedämmenden Werkstoff beliebiger Art überdeckt, wie er z.-ß. bei der Herstellung von Zusatzmassen von Aufsätzen bekannt ist. In dem so gebildeten ringförmigen Volumen ist eine exothermische Masse E ebenfalls bekannter Art untergebracht .

Die Masse E kann pulverförmig, körnig,

pulverartig oder plattenförmig sein und z.B. durch ein aluminothermiaches Gemisch gebildet werden. Es können heute ohne weiteres derartige Gemische hergestellt werden, deren Zündtemperatur zwischen 200 C und 600 G liegt, d.h. wesentlich niedriger als die mittleren Giesstemperaturen von Eisenmetallen von etwa 1500° C ist.

An der Stelle der Lappen 2 besitzt die

Ausnehmung 6 eine geringere Höhe, wie dies aus dem linken Teil der Fig. 1 hervorgeht.

Die exothermische Masse E ist mit der

Innenwand 3 der Kokille 1 durch wärmeleitende Glieder 0 verbunden, welche eine in eine Ausnehmung 8 der Wand 3 eingesetzte Einfassung 7 sowie eine Anordnung von Nieten 9 umfassen, welche über den Umfang der Einfassung 7 sowie über die Höhe derselben gestaffelt sind.

Die Niete 9 besitzen zwei erweiterte

Köpfe 9a und 9b zur Horateilung der Wärmeleitung zwischen der Einfassung 7 und der Masse E.

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An der Stelle der Lappen 2 stehen die

Köpfe 9b mit einem Finger 11 aus einem wärmeleitenden Metall in Berührung, welcher sich etwa über die Höhe dieser Lappen bis zu der Masse E erstreckt. Auf den Fingern 11 befinden sich isolierende Stöpsel 11a.

Wie aus Fig. 1 und 2 hervorgeht, sind

die Niete 9 gleichmässig auf dem Umfang der Kokille 1 aber ungleichmässig über die Höhe verteilt. Es sind nämlich eine Reihe in der Nähe des unteren Randes der -Einfassung 7 und mehrere nahe beieinanderliegende Reihen in der Nähe des oberen Randes vorgesehen.

In der Praxis bestehen die Glieder C zweckmässig aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, doch können unter der weiter unten erläuterten Bedingung auch alle Metalle benutzt werden, deren Wärmeleitfähigkeit grosser als die der (im allgemeinen aus Gusseisen bestehenden) Kokille 1 ist.

Die Arbeitsweise ist folgende: Wenn das freifallend oder in steigendem

Strom gegossene Metall M (Fig. 3) einen den Köpfen 9a der ersten Nietreihe 9 entsprechenden Pegel Ij₁ erreicht, leiten die Niete den Wärmefluss in Richtung des Pfeils F zu der exothermischen Masse E. Wenn die Wärmeleitbedingungen so beschaffen sind, dass sich der Kopf 9b auf einer über der Zündtemperatur der Masse E liegenden Temperatur befindet, wird diese zum Glühen gebracht, und die Reaktion wird schnell in Richtung des Pfeils F_? auf den oberen Teil der Masse übertragen. Der Wärmefluss, welcher infolge des Wärmescnutzmantels A nicht nach aussen entweichen kann, wird dann in Richtung des Pfeils F~ durch die Niete 9 von dem oberen Abschnitt zu der Einfassung 7 zurückgeleitet, welche so durch Wärmeleitung auf eine hohe Temperatur gebracht wird und dann die Rolle eines Strahlers spielt. Nach Einleitung der exothermischen Reaktion kehrt sich natürlich der Sinn des Flusses F₁ auch in den Mieten 9 der ersten Reihe um, wenn die von der Masse E erreichte Temperatur höher als die de£3 Metalls M ist. Dieses wird so auf der günstigsten Temperatur gehalten, welche die vollständige Erstarrung des Metalls ohne Bildung von Lunkern ermöglicht,

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welche durch das Metall ausgefüllt werden, das genügend lange nach Erreichung seines höchsten Pegels flüssig geblieben ist. Hierdurch werden auch die anderen Fehler vermieden, welche von den inneren wärmedämmenden und/oder exothermischen überzügen der Kokillen herrühren«,

An der Stelle der Lappen 2 wird die von

der Masse E kommende Wärme durch die Pinger 11 auf die betreffenden Niete 9 übertragen.

Bei der Ausführung der Pig. 4 bis 6 besitzt die Kokille 21 zwei Handhabungshenkel 22, und die erfindungsgemässe Form ist hier lösbar an der Kokille 21 angebracht und bildet so eine von dieser unabhängige Anordnung.

Die Form umfasst hier eine Aussenwand ™ A-. aus einem temperaturbeständigen aber wenig wärmeleitenden Werkstoff. Die Wand A. bildet einen Kranz, welcher eine ringförmige Kammer 23 begrenzt, welche sich der Aussenwand der Kokille 21 anpasst. Die Kammer 23 ist mit einer z.B. pulverförmigen exothermischen Masse E gefüllt. Die wärmeleitenden Glieder C. umfassen hier eine erste sich der Innenwand der Kokille anpassende Einfassung 24 und eine zweite gleichachsige Einfassung 25, welche in der Kammer 23 mitten in die Masse E eintaucht. Die Einfassungen 24 und 25 bilden ein Stück mit einer ringförmigen Querwand 26, welche sich in der Betriebsstellung an dem Rand 2γ der Kokille abstützt. Die Höhe H₁ der Einfassung 24 ist grosser als die Höhe H der Wand A., wo- | bei die Einfassung in einen das Aufsteigen des Metalls erleichternden abgeschrägten Rand 24a ausläuft. Die Wand 26 besitzt zwei um 90 gegen die Henkel 22 der Kokille versetzte Handhabungshenkel 28 sowie zwei öffnungen 29 für den Durchtritt der Henkel 22.

Gemäss einer ersten Ausfuhrungsform der

Erfindung ist die so ausgebildete lösbare Anordnung mit einem durch Bolzen 32 an einer Randleiste 33 der Wand A₁ befestigten Deckel 31 versehen. Der zweckmässig aus einem wärmedämmenden Werkstoff bestehende Deckel 31 überdeckt eine den inneren Kranz

24 versteifende Wand 34» welche im Gegensatz hierzu aus einem wärmeleitenden Werkstoff besteht. Der Deckel 31 und die Wand 34 erstrecken sich über die ?anze Oberfläche der öffnung der

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Kokille 21 . Diese Ausbildung ist für das Gies^en in aufsteigendem Strom geeignet.

Gemäss einer Ausführungsabwandlung ist

eine öffnung 35 in dem Deckel 31 und der Wand 34 für freifallenden Guss ausgebildet, welche entweder den mittleren Abschnitt dieser Flächen einnehmen oder bis zu dem Rand 2γ reichen kann.

In allen Fällen wird, wenn das geschmolzene Metall den unteren Rand der Einfassung 24 erreicht, der Wärmefluss auf die Wand 26 und hierauf auf die Einfassung 25 übertragen. Die Temperaturerhöhung bewirkt die Zündung der Masse E, und der entsprechende Wärmefluss wird in entgegengesetztem Sinn wieder auf die Einfassung 24 übertragen, welche das Metallbad erwärmt, sowie auf den Deckel 31» welcher auf die Oberfläche des geschmolzenen Metallbades strahlt, wodurch die Kühlung derselben verzögert wird. Diese technische Wirkung wird auch zum Teil bei freifallendem Guss erhalten.

Das Aufsetzen und das Entfernen der erfind ungs gemäss en lösbaren Form ebenso wie das Ausformen des Barrens bieten keine Schwierigkeiten.

Bei der Ausführungsabwandlung der Fig.

bis 9 besteht die erfindungsgemässe Form aus einem kegelstumpfförmigen Aufsatz 30 aus Stahl oder Gusseisen mit einer unteren Randleiste 131» welche sich ohne Spiel auf die Oberkante 132 der mit Handhabungslappen 134 versehenen Kokille 133 legt.

Der Aufsatz 30 ist von wärmeleitenden

Gliedern C₂ umgeben, welche an ihn angelegt sind und eine bis zu der Basis des Aufsatzes reichende inneren Einfassung 135, eine ringförmige Querwand 36 und eine bis zu der Randleiste 131 reichende äussere Einfassung 37 umfassen.

Die exothermische Füllung E ist in einem

losgelstumpfförmigen Volumen zwischen der Einfassung 37 und einem isolierenden Mantel A₂ untergebracht, welcher zweckmässig durch eine Anordnung von Platten 41 aus einem wärmedämmenden Werkstoff, wie Astbestpappe, Glaswolle usw„, und eine Abdeckung aus zwei dünnen Blechen 42, 43 gebildet wird.

Diese Anordnung *ird zweckmäscig durch einen isolierenden Deckel 44 mit gleichem Aufbau wie der Mantel

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Ao mit einer mittleren öffnung' 45 für das G-iessen des Metalls vervollständigt.

Die Handhabung des Aufsatzes erfolgt

durch Henkel 46, deren Füsse in von der Wand des Aufsatzes 30 gebildeten Vorsprüngen 47 (Fig. 9) verankert sind.

Zwischen dem Deckel 44 und dem isolierenden Mantel A„ ist eine Verbindung vorgesehen.

Wie vorher wird beim Giessen des Metalls

der Wärmeflusa durch die Wände 135, 36, 37 auf die Füllung E
übertragen, worauf er sich nach Zündung derselben umkehrt und die Kalorien wieder auf den oberen Abschnitt des Giessbades
zuruckgeleitet werden.

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Claims

Patentansprüche

1 .) Form zum Giessen von Eisenmetallen,

welche an ihrem oberen Abschnitt einen Mantel aus einem wärmedämmenden Werkstoff besitzt, wobei eine exothermische Füllung zwischen diesem Mantel und der Wand der Form angeordnet ist, gekennzeichnet durch wärmeleitende Glieder (G, '->. , Cp), welche das Innere der Form mit der exothermischen Füllung (E) verbinden.

2.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeschutzmantel (A, A., Ap) und die exothermische Füllung (E) sich über eine Höhe (H) der Form erstrecken, welche wenigstens gleich der dem Schwund des gegossenen Metalls (M) von seiner anfänglichen Giesstempera tür bis zu seiner Erstarrung entspricht.

3.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die exothermische Füllung (E) eine Zund temperatur besitzt, welche niedriger als die Temperatur ist, welche von dem mit ihr in Berührung stehenden Abschnitt des wärmeleitenden Gliedes (C, C., Cp) erreicht wird, wenn das andere Ende desselben mit dem gegossenen Metall (M) in Berührung steht.

4») Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitenden Glieder (C, C.., Cp) quer zu der Seitenwand der Form angeordnet sind.

5o) Form nach Anspruch 4, insbesondere

für Kokillen, dadurch gekennzeichnet, da.^s die wärmeleitenden Glieder (C) vollständig durch die Wand der Form treten.

6.) Form nach Anspruch 4, welche insbesondere ei.uo lösbare, auf eine Kokille aufsetzbare Anordnung bildet, dadurch gekonnzeichnet, dass die wärmeleitenden Glieder (Ο.. ) den Rand (27) der Kokille umgreifen und Flächen (26) zur Aniage an diesem Rand aufweisen.

7.) Form nach Anspruch 4, insbesondere zur

Benutzung als Aufsatz, dadurch gekennzeichnet, das:; die wärmeli)i London Glieder (Cp) die obere Wand der Form umgreifen.

H.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitenden Glieder (C) eier Höhe nach

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gestaffelt sind.

9.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem gegossenen Metall (M) in Berührung kommende Abschnitt (24) der wärmeleitenden Glieder (CL) sich über eine Höhe (H₁) erstreckt, welche grosser als die (H) der exothermischen Füllung ist.

10.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitenden Glieder (C, CL, 0^) eine Einfassung (7, 24, 235) aus einem wärmeleitenden Metall umfassen, welche mit dem gegossenen Metall (M) in Berührung kommen soll.

11.) Form nach Anspruch 1, insbesondere

Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die wärmeleitenden Glieder * (C) eine Anordnung von durch die obere Wand der Form (1) tretenden Nieten (9) umfassen.

12.) Form nach Anspruch 1, insbesondere

Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass die exothermische Füllung (E) in einer in der Nähe des oberen Teils der Form (1) ausgearbeiteten ringförmigen Ausnehmung (6) untergebracht ist.

13·) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeschutzmantel, die exothermische Füllung (E) und die wärmeleitenden Glieder (Cj) eine lösbare, auf den oberen Teil des zur Aufnahme des geschmolzenen Metalls (M) vorgesehenen Behälters (21) aufsetzbare Anordnung bilden.

14.) Form nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der die exothermische Füllung (E) enthalten- | de Wärmeschutzmantel (A₁) einen die Aussenwand einer Kokille (21) umgebenden Kranz bildet, und dass die wärmeleitenden Glieder (C₁) eine auf die Innenfläche der Kokille passende Einfassung (24) und weitere diese Einfassung mit der exothermischen Füllung verbindende Glieder (25, 26) umfassen.

15.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeschutzmantel (Ap) und die exothermische Füllung (E) an der Aussenwand eines Aufsatzes (30) und die wärmeleitenden Glieder (C„) an der Innenwand desselben befestigt sind.

16.) Form nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasB die wärmeleitenden Glieder (C₁) eine metallische Fläche aufweisen, welche einen die innere öffnung der Form

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