DE269069C

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Publication number: DE269069C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- M 269069 KLASSE 31c. GRUPPE

Elektrischer Gießofen zur Herstellung von Feinguß.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. Juni 1910 ab.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektrischer Gießofen zur Erzeugung von Feinguß aus hochschmelzenden Metallen (Messing, Phosphorbronze, Manganstahl u. dgl.), bei dem das geschmolzene Metall mittels Druckluft in die⁷ Form gepreßt wird.

Gemäß der Erfindung ist das Metall als Widerstand in den Stromkreis eingeschaltet. Als eine Elektrode dient zweckmäßig ein in ίο das Metall eintauchendes Rohr, das entweder . selbst das Ausflußrohr bildet oder dieses umgibt und durch Strahlung erhitzt.

Auf der Zeichnung ist ein Ofen gemäß der Erfindung in zwei beispielsweisen Ausführungsformen in senkrechtem Schnitt dargestellt.

Bei beiden Ofenformen wird das eigentliche Ofengehäuse von einem Metallkessel gebildet, dessen Wandung kräftig genug ist, um mit Sicherheit dem hohen Druck Widerstand leisten zu können, der zur Erzielung guter Ergebnisse erforderlich ist. Das Gußmetall ist darin in einem Behälter angeordnet, der zweckmäßig die Form eines Tiegels von der Art besitzt, wie sie zum Schmelzen von Stahl benutzt wird, d. h. des bekannten Dixon-Graphittiegels, der aus einem Gemisch von Flockengraphit und feuerfestem Ton besteht.

Die dicke äußere Metallhülle A des Ofens kann aus Gußstahl bestehen. Sie ist mit einem Deckel B versehen, der aus dem gleichen oder einem anderen Metall bestehen kann. Diese beiden Teile werden zweckmäßig mittels Schraubenbolzen α miteinander verbunden, die durch Flansche an beiden Teilen ■ hindurchgehen. Kessel A und Deckel B wer45

den gegeneinander durch einen Dichtungsring d aus nichtleitender Masse (z. B. Asbest) abgedichtet und gleichzeitig gegeneinander isoliert. Auch die Bolzen α liegen in isolierenden Hülsen b und sind, ebenso wie ihre Muttern, gegen den Kessel und seinen Deckel isoliert. Einer der Bolzen preßt gleichzeitig die Polstreifen c eines elektrischen Stromkreises einerseits gegen den Deckel B, andererseits gegen den Kessel A.
, Zur Beheizung kann eine beliebige Stromquelle verwendet werden; zweckmäßig verwendet man einen Einphasenwechselstrom aus dem sekundären Stromkreis eines Umformers, dessen Heizwirkung genügt, um Metalle von hohem Schmelzpunkt, wie Messing, Phosphorbronze, Manganstahl u. dgl, auf dem für den vorliegenden Zweck erforderlichen Flüssigkeitsgrad zu erhalten.

Am Boden des Kessels A ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ein an den Kessel angegossener Vorsprung in Form eines Postaments angeordnet, auf dem ein Widerstandsblock f liegt, der den Schmelztiegel C trägt, und dessen Abmessung und Zusammensetzung so gewählt werden, daß dem Tiegel die jeweils erforderliche'Strommenge zugeführt wird; dieser Block unterliegt keiner wesentlichen Abnutzung und verbleibt daher ständig an seinem Platzj auch wenn der Tiegel ausgewechselt werden muß.

Der Tiegel C ist mit einem Deckel g versehen, dessen Füllöffnung h während des Betriebes mittels eines Pfropfens i verschlossen ist. Auch der Deckel B weist eine Öffnung auf, die mittels eines Schraubpfropfens j ver-

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schlossen werden kann und dazu dient, den Inhalt des Behälters C von Zeit zu Zeit zu ergänzen. Da, wo die Kosten zur Erzeugung des elektrischen Stromes höher sind als die Kosten gewöhnlichen Brennmaterials, ist es zweckmäßig, das Gußmetall in einem besonderen Ofen zu schmelzen und dann erst in den Behälter C des Gießofens einzubringen; in diesem Fall dient die Heizwirkung des

ίο elektrischen Stromes lediglich dazu, Strahlungsverluste auszugleichen und die Temperatur des Metalls in solchen Sonderfällen zu erhöhen, wo dies mit Rücksicht auf die komplizierte Form des Gußstückes wünschenswert erscheint.

Der Deckel B ist von einem Preßluftrohr D durchsetzt, in dem ein Dreiweghahn mit Handgriff E liegt; durch Umstellen des Hahnes kann man Preßluft unter hohem Druck in das Innere des Ofens einlassen oder, nach Beendigung der Gießoperation, die Luft durch den Auslaßstutzen F entweichen lassen. Zwecks Erzielung der besten Resultate verwendet man für die Gießoperation einen hohen Preßdruck,

d. h. von 8 kg auf den Quadratcentimeter aufwärts, um eine rasche Hubwirkung auf das Metall zu erzielen, da der Zeitfaktor hier eine große Rolle spielt und ein starker Druck dazu erforderlich ist, die Schrumpfung im Gußstück auszugleichen und Blasenbildung zu vermeiden. Die Metallwandung des Ofens muß infolgedessen genügend stark sein, um dem hohen Innendruck Widerstand leisten zu können, insbesondere unter den im Betrieb auftretenden Bedingungen, wo durch die Gegenwart einer großen Menge geschmolzenen Metalls in dem Behälter C außerordentlich hohe Temperaturen im Ofen herrschen.

Um das Gußmetall vor zu großen Wärme-Verlusten durch Strahlung zu schützen, ist der Raum zwischen dem Behälter C und der Metallwand des Ofens mit Ziegeln oder Blökken aus feuerfestem Ton ο. dgl. ausgefüllt; es ist dabei aber Vorsorge dafür getroffen, daß ein hinreichend großer Zwischenraum zwischen dem Behälter C und dem Füllmaterial bleibt, daß die Preßluft durch enge Kanäle und Zwischenräume nicht nur von innen, sondern auch von -' außen um den Behälter C herum treten kann, um auf diese Weise den Druck auf die Wandung des Behälters auszugleichen und einen ,Überdruck im Innenraum desselben zu verhüten.

Die Zuleitung des elektrischen Heizstromes zum Gußmetall zwecks Erhaltung desselben auf dem für den Guß erforderlichen Flüssigkeitsgrad erfolgt durch das als Elektrode ausgebildete Gießmundstück. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht diese Vereinigung von Gießmundstück und Elektrode aus einem einzigen Element, einem herabhängenden Rohr I, das oben einen Flansch m aufweist. Für den Guß von Messing, Phosphorbronze und anderen von Kohle nicht angreifbaren Metallen benutzt man zweckmäßig ein Gießmundstück aus einer hochfeuerbeständigen Kohle, etwa graphitierter Kohle, die sich hierzu aus dem Grunde besonders eignet, weil sie sich leicht verarbeiten läßt und gleichzeitig die Wärme genügend leitet und einen genügend hohen elektrischen Widerstand ergibt, daß man sicher sein kann, beim Durchgang des elektrischen Stromes durch sie eine hohe, über dem Schmelzpunkt des Metalls liegende Temperatur zu erhalten. Man kann das Mundstück mit Vorteil auch aus der gewöhnlichen Graphittiegelmischung von Flockengraphit und feuerfestem Ton herstellen, die in dem gleichen Verhältnis miteinander gemengt sind, wie bei der Herstellung von sogenannten Graphittiegeln. Ein Gießmundstück aus dieser Mischung ergibt sogar einen höheren Widerstand als graphitierte Kohle, und sein Widerstandsgrad kann innerhalb weiter Grenzen durch Abänderung des Graphitgehaltes des Gemenges geregelt werden. In beiden Fällen ist es zweckmäßig, zur Erzielung einer zuverlässigen stromleitenden Abdichtung in der oberen Fläche des Flansches m mehrere konzentrische Nuten anzuordnen und diese mit gepulverter graphitierter Kohle auszufüllen. Das graphitierte Kohlepulver wirkt dann nicht nur als zuverlässige Dichtung und besitzt nicht nur die erforderliche Leitfähigkeit, sondern bildet auch ein genügend wirksames Schmiermittel, mit dessen Hilfe der mit Gewinde versehene Preßring η genügend stark niedergeschraubt werden kann, ohne daß der Flansch m in Gefahr gerät, infolge zu hoher Verdrehungsbeanspruchung zu zerbrechen. Der Flansch m liegt in einer Vertiefung r des Deckels B auf Asbestringen f, die den Zweck haben, die Druckwirkung des Preßringes η aufzunehmen, das Gießmundstück gegen den Deckel abzudichten und den Durchtritt von Preßluft an dem Gießmundstück vorbei in die Form zu verhindern.

Das Gießmundstück kann auch aus einer anderen kohlenstoffhaltigen Masse bestehen, die bei den jeweils auftretenden Temperaturen auf das jeweils behandelte Gußmetall nicht einwirkt, z. B. aus Carborundum; für den Guß von Eisen oder Stahl kann man ein Gießmundstück aus Magnesit oder aus einer Mischung von Magnesia und Teer verwenden, die nach der Formung einer außerordentlich hohen Erhitzung unterworfen werden kann, bis der Teer abdestilliert ist. In gewissen Fällen verhält sich ein solches Mundstück gegenüber dem elektrischen Strom wie ein Leiter zweiter Klasse, d. h. es wird zu einem Leiter erster Klasse, wenn es durch vorherige

Ofenwandung mit einer Dichtung ö⁴, e⁵ aus Isoliermaterial und einer Überwurfmutter e⁶ ausgestattet ist. In gleicher Weise ist das Zuleitungsstück t, das in den Flansch m¹ eingeschraubt ist, mit einem Ansatz t¹ versehen, der gegen den Deckel B des Ofens durch die Dichtungen i⁴, t⁵ isoliert und durch die Überwurfmutter t² gegen den mit Außengewinde versehenen Stutzen t^s abgedichtet ist, durch ίο den der Ansatz t¹ in den Ofen hineinragt.

Patent-Ansprüche:

i. Elektrischer Gießofen zur Herstellung von Feinguß aus hochschmelzenden Metallen, bei dem das geschmolzene Metall mittels Druckluft in die Form gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall als Erhitzungswiderstand in den Stromkreis eingeschaltet ist.

2. Ofen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als eine Elektrode ein in das Metall eintauchendes Rohr dient, welches entweder das Ausflußrohr bildet oder dieses umgibt.

3. Ofen nach Anspruch 1 und 2, bei dem die Schmelztiegel und Form verbindende Metalleitung auf höhere Temperatur erhitzt werden kann als das im Tiegel befindliche Metall, dadurch gekennzeichnet, daß die als Metalleitung dienende Elektrode solche Zusammensetzung bzw. solche Abmessungen besitzt, daß sie durch den elektrischen Strom höher erhitzt wird.

4. Ofen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Schmelztiegel und dem aus Wärmeisoliermaterial gebildeten Ofenkörper ein Zwischenraum vorhanden ist, der den Zutritt der Preßluft auch zur Außenwand des Schmelzbehälters gestattet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.

Claims

Erhitzung auf genügend hohe Temperatur gebracht ist.

Die Vereinigung von Gießmundstück und Elektrode kann aber auch aus zwei Elementen bestehen, wie dies bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der Fall ist, bei der der elektrische Strom dem Gußmetall durch den Teil I¹ zugeleitet wird, der seinerseits wieder den von ihm umschlossenen Teil I² durch

ίο Strahlung erhitzt, wobei die beiden Elemente des Gießmundstückes in diesem Fall so nahe aneinander liegen, daß eine genügend starke Erhitzung des Teiles I² gesichert ist. Es ist zweckmäßig, den Teil I¹ rohrförmig zu gestalten; nötig ist dies aber nicht, er kann vielmehr auch in der Längsrichtung oder in einer Spirale geschlitzt sein oder Bohrungen aufweisen, um die Heizwirkung zu verstärken; auch wenn man ihn im übrigen massiv formt, ist es doch zweckmäßig, zum mindesten an einer Stelle eine Bohrung s vorzusehen, um einen Druckausgleich zwischen dem Innen- und dem Außenraum zu schaffen und dadurch zu verhindern, daß etwa das Metall während des Gießvorganges in dem Zwischenraum zwischen dem Teil I¹ und I² aufsteigt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bestehen die beiden Teile I¹ und Γ² aus graphitierter Kohle oder einem anderen geeigneten feuerfesten Material, das sich für diesen Zweck eignet, während die Stromzuleitung zu dem Gießmundstück bzw. der Elektrode durch einen wassergekühlten Kupferleiter A gebildet wird, der durch eine isolierte Stopfbüchse im Deckel B hindurchgeführt ist. Der erforderliche Druck auf den Teil I¹ wird hier wieder durch einen mit Schraubengewinde versehenen Preßring η ausgeübt, während der Flansch m¹ gegen die Wandung der Vertiefung r¹ des Deckels B und gegen den Preßring η durch Asbest oder ein anderes zwischengefügtes Dichtungsmaterial isoliert wird.

Ob nun das Gießmundstück und die Elektrode zur Zuleitung des Stromes zum Gußmetall in einem einzigen Element vereinigt sind (Fig. 1) oder aus mehreren Elementen bestehen, die in dem zur Wärmeübertragung genügenden geringen Abstand voneinander liegen (Fig. 2), in beiden Fällen werden die Bedingungen, unter denen die Erfindung ausgeführt werden kann, erfüllt, einmal die erforderliche Strommenge einzuführen, um den nötigen Flüssigkeitsgrad des Gußmetalls aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Leitung, durch die das Gußmetall emporgedrückt wird, auf einer genügend hohen Temperatur zu erhalten, damit das Gußmetall in der Leitung flüssig bleibt, wenn die Form vollständig ausgefüllt ist, so daß das in der Leitung befindliehe Metall die Schrumpfung des Gußmetalls in der Form bis zum vollständigen Setzen des Gußstückes ausgleichen kann, worauf nach Verminderung des Druckes im Ofen der Rest des im Mundstück verbliebenen Metalls in den Metallbehälter C zurückfallen kann. Während hier Mundstück und Elektrode die Form von zylindrischen Rohren erhalten haben, kann man ihnen auch andere Formen geben, so z. B. die Form eines Rohres von rechteckigem Querschnitt, bei dem eine oder mehrere Seiten des Rechtecks fortgelassen sind. In den Fällen, wo der äußere Teil I¹ (Fig. 2) spiralförmig geschlitzt ist, tritt zu der durch den Widerstand des Rohres erzeugten Heizwirkung noch diejenige induktive Heizwirkung hinzu, die von den Amperewindungen der Spirale ausgeht. *

Der Guß des Metalls von hohem Schmelzpunkt erfolgt in einer Metallform, die ein schnelles Einsetzen und Abnehmen von Deckel B des Ofens derart zuläßt, daß das Formmundstück die Fortsetzung der Bohrung des Gießmundstückes bildet. Zu diesem Zweck wird die Form zweckmäßig mit einem mit Gewinde versehenen Vorsprung ν ausgestattet, der in den Preßring η eingeschraubt wird. Die Gußflächen w der Metallform werden zweckmäßig mit graphitiertem Kohlepulver bestrichen, das mit öl zu einem flüssigen Teig angemacht ist. Das ganze Formmundstück einschließlich des Teiles x, auf den das Metall, wenn es unter Druck in die Form gehoben wird, auftrifft, besteht aus feuerbeständiger, zweckmäßig aus graphitierter Kohle.

Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform des Ofens weist Zuführungsvorrichtungen zum Zuleiten des elektrischen Heizstromes in Form von Zweiphasen- oder Dreiphasenstrom an Stelle der direkten Zuleitung durch Einphasenstromzuführung gemäß Fig. 1 auf. Der Leiter A führt die eine Phase zu, während die zweite bzw. auch die anderen Phasen durch den an die Ofenwandung A angegossenen Ansatz e¹ bzw. das Stück e² zugeführt werden, das durch eine ihn von der Ofenwandung A isolierende Dichtung hindurchgeführt ist. Der Metallbehälter C ruht hier auf zwei leitenden Blöcken f¹, f², die zweckmäßig aus derselben Masse bestehen wie der Teil f gemäß Fig. 1, d. h. aus einer Mischung von Magnesit, Teer no und Graphit in solchem Verhältnis der Bestandteile, daß der Gehalt an Kohlenstoff von oben nach unten allmählich zunimmt, so daß der Widerstand und infolgedessen die Temperatur dieser Postamentblöcke oben größer ist als unten, wozu außerdem noch ihr sich nach oben vermindernder Querschnitt beiträgt.

Das Zuleitungsstück e² tritt zweckmäßig in den Ofen durch einen Stutzen mit Außengewinde e³ ein, der zwecks sicherer Abdichtung gegen Luftdurchtritt und zwecks sicherer Isolierung des Zuleitungsstückes gegen die