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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gußstücken aus Metall
Die Erfindung bezieht sich auf eine weitere Ausbildung des Verfahrens und einer
Vorrichtung zur Herstellung von Gußstücken aus Metall gemäß Patent' 557 464. In
dieser ist ein Verfahren beschrieben, bei dem zur Vermeiding bestimmter Fehler beim
Gießen von Ingots in einem gewünschten Abschnitt des Gießverfahrens ein geeignetes
Metall mit niedrigem Schmelzpunkt oder eine solche Legierung in flüssigem Zustand
in die Form zwischen Gußstück und Formwand eingeführt wird.
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Gemäß der vorliegenden zusätzlichen Erfindung werden ähnliche Fehler
oder einige von ihnen dadurch vermieden, daß das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt
oder eine solche Legierung in die Form eingzführt wird, bevor das zu gießende :Metall
hineingegossen wird.
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Bei der Ausführung der Erfindung wird eine gewisse Menge schmelzbaren
Metalls, z. B. Blei, für den Fall, daß es sich um die Zierstellung von Stahlingots
oder Stahlblöcken handelt, in die Form eingeführt. DiesesMetall läßt man fest «-erden,
bevor das Ingotnietall ,gegossen wird, oder es kann in einer geeigneten festen Form,
z. B. als Scheibe, Tafel oder Ring, in die Form gelegt werden. Das feste schmelzbare
Metall wird dann mit einer Platte bedeckt, die für die Form einen falschen Boden
bildet, dessen Wärmekapazität und Widerstand gegen die Wärmeleitung so ist, daß
der Ingot ganz oder teilweise gegossen werden kann, bevor das schmelzbare Metall
anfängt, flüssig zu werden. Die Platte kann aus irgendeinem geeigneten Stoff bestehen,
beispielsweise aus Gußeisen, Stahl, oder aus zwei oder mehreren Stoffen, beispielsweise
Gußeisen, das auf einer oder auf beiden Seiten mit einem feuerfesten Stoff mit geringer
Wärmeleitfähigkeit, z. B. mit einer Asbestschicht, bedeckt ist. Sobald das schmelzbare
Metall flitssig wird, fließt es aufwärts in den Raum zwischen dem Ingot und der
Form, der infolge der Zusammenziehung des Ingots durch die Abkiihlung bzw. infolge
der Ausdehnung der Form durch die Hitze entsteht. Erforderlichenfalls kann der Widerstand
gegen den Wärmestrom von dem schmelzbaren Metall nach dem Boden der Form bzw. nach
dem unteren Teil der Wand
der Form groß gemacht werden, so daß dadurch
der größere Teil der Wärme von dem unteren Teil des Ingots abgegeben wird, damit
das schmelzbare :Metall geschmolzen werden kann. Die Höhe, bis zu der das schmelzbare
Metall in der Form steigt, kann durch Regelung der Menge schmelzbaren Metalls eingestellt
«,erden, die zuerst eingeführt worden ist, bis zu dem Punkt, bei dem die Menge schmelzbaren
Metalls ausreicht, um den Ingot schwimmen zu lassen.
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Der Grad der Verflüssigung des schmelzbaren Metalls bestimmt den Betrag,
bis zu dem der Spie-111 in der Form ansteigt und infolgedessen auch das Ausmaß,
bis zu welchem die Kühlung in Richtung auf den unteren "feil des Ingots wirksamer
gemacht wird als in dem oberen Teil des Ingots. Diese schrittweise Kühlung kann
durch Änderung der Bauart .der Form in bekannter Weise verändert werden, beispielsweise
dadurch, daß die Dicke der Wand in Richtung nach dem unteren Teil der Form zu größer
gemacht wird, oder durch künstliche Kühlung der Form, beispielsweise dadurch, daß
Luft in Richtung von lern unteren Ende nach dem oberen Ende über die Oberfläche
der Form geblasen wird.
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Wenn es sich um Ingots oder um Gußstücke geringer oder mittlerer Größe
handelt, kann die Gefahr des Entstehens von Rissen, das sind Fehler in den Ecken
von vieleckförmigen oder quadratischen Ingots, vernachläss.igbar sein oder ganz
fehlen, und in diesen Fällen wird die Erfindung hauptsächlich dazu benutzt, die
Kühlung des Ingots so zu regeln, daß sie in Richtung von dem unteren Ende zu dem
oberen Ende fortschreitet. Handelt es sich um Ingots mit großen Abmessungen, bei
denen die Gefahr von Fehlern durch Risse in der äußeren Zone bestehen kann, ist
es erforderlich, der sprengenden Wirkung des Metalls entgegenzuwirken, das innerhalb
der festgewordenen äußeren Schicht während des Gießens noch flüssig bleibt, dadurch,
daß ein Flüssigkeitsdruck in dem Raum zwischen der Oberfläche des Ingots und der
Form so vorgesehen wird, wie es im Hauptpatent beschrieben wird. Die vorliegende
Erfindung erstreckt sich jedoch nicht auf dieses Kühlverfahren an sich.
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Bei der Anwendung der Erfindung für diesen Zweck kann die Platte oder
der oben beschriebene falsche Boden irgendeine passende Gestalt haben. Beispielsweise
kann er eine ebene Platte oder Scheibe sein oder er kann schalen- oder tassenförmig
sein und mit einem verhältnismäßig kleinen Wärmewiderstand und mit einer verhältnismäßig
kleinen Wärmekapazität ausgeführt werden, so daß das unter ihm befindliche schmelzbare
Metall kurz nach dem Beginn des Gießens flüssig wird und infolgedessen zwischen
dem Ingot und der Form hochsteigt, während die freie Oberfläche des Gußmetalls nur
ein kleines Stück in der Form hochgestiegen ist. Es kann auch eine schrittweise
Kühlung des Ingots, die in ihrer Stärke von dem Boden der Form nach dem oberen Ende
zu abnimmt, betont oder unterstützt werden, wie dies oben auseinandergesetzt ist.
Eine schrittweise Abkühlung kann durch Änderung des Spiegels des schmelzbaren Metalls
in der Foren bewirkt werden. Dies kann dadurch geschehen, daß entweder. ..die ursprünglich
eingeführte Flüssigkeitsmenge geändert wird, oder dadurch, daß man eine geregelte
Menge schmelzbaren #Ietalls aus der Farm herausfließen läßt. Dies kann gewünschtenfalls
durch eine Öffnung erfolgen, die gewöhnlich geschlossen ist, beispielsweise mit
Hilfe eines Schraubstöpsels oder einer anderen geeigneten Vorrichtung.
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In einigen Fällen ist -es erwünscht, das Schmelzen des schmelzbaren
Metalls in zwei Stufen vorzunehmen. Bei einem solchen Verfahren wird eine bestimmte
Menge des schmelzbaren Metalls auf den Boden der Form gelegt und mit einer Platte
bedeckt; hierauf wird eine weitere Menge über der Platte eingeführt und mit einer
zweiten-Platte bedeckt. Die Wärmekapazität und der Widerstand der zweiten Platte
wird klein gemacht, während diejenigen der ersten Platte viel größer sind. Wenn
der Ingot gegossen ist, wird das schmelzbare Metall zwischen den ersten und zweiten
Platten rasch flüssig und steigt in dem Raum zwischen der Außenseite des Ingots
und der Form hoch. Es bringt den Ingot zum Schwimmen, bis der Gießvorgang beendet
ist, und zwar während eine: genügenden Zeitraumes, bis der äußere Teil des Ingots
fest wird und seinen flüssigen inneren Teil ohne Gefahr zurückhalten kann. Es kann
dann eine genügende Menge schmelzbaren Metalls durch eine geeignete einstellbare
Abstichöffnung aus der Form abgestochen werden, bis der Ingot sich senkt und von
der unteren Platte gestützt wird. Die Absticliöffnung für das schmelzbare Metall
wird dann geschlossen, und das schmelzbare Metall wird dann -wegen des Wärmewiderstandes
der ersten oder unteren Platte unter ihr langsam geschmolzen. Geschmolzenes Xle'tall
wird dann wieder zwischen dem Ingot und der Foren hochsteigen, und während der letzten
Stufen des Festwerdens des Ingots kann eine Kühlung des Ingots vom Boden nach oben
erzielt werden.
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In einigen Fällen kann .es notwendig sein, Zlitt°l vorzusehen, die
verhindern, daß die untere Platte aufwärts schwimmt, wenn die
erste
--enge schmelzbaren Metalls flüssig wird. Dies kann dadurch geschehen, daß Leisten
oder 'Vorsprünge an dein unteren Ende der Form angebracht «-erden, unter «-elche
die Platte gelegt wird.
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NVenn mehr als eine Platte oder ein falscher Boden vorgesehen ist,
können die Platten bzw. die unter ihnen liegenden Körper aus schmelzbarem Metall
aus verschiedenen Metallen bestehen oder verschiedene spezifische Wärme, Wärmeleitfähigkeit
und Schmelzpunkte haben.
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In der Zeichnung sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweis°
dargestellt.
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In den Fig. i, -2 und 3 sind Ingotformen schennatisch im Schnitt dargestellt.
Die Formen zeigen die Platten aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, die gemäß der
Erfindung in den Formen angeordnet sind.
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In Fig. i ist die Form selbst finit i bezeichnet, 2 ist eine Platte
aus einem -Metall finit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise Blei, für den Fall,
daß es sich um Stahlingots handelt. Diese Platte ist mit einer Platte 3 bedeckt,
die einen falschen Boden der Form bildet.
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In Fig. -z besteht das niedrig schmelzende -Metall aus zwei Stücken,
einer Platte 4, die in einer Ausnehmung in dem Boden der Form ruht, und aus einem
Ring 5, der etwas höher liegt und auf einem Absatz aufruht, der in der .Nähe des
Bodens der Form vorgesehen ist. Die Stücke 4 und 5 1.:önnen aus dein gleichen niedrig
schmelzenden -Metall oder aus verschiedenen Metallen bestehen. Beide sind mit einer
Platte !@ finit geeigneter Querschnittsform bedeckt. Diese Platte bildet einen falschen
Boden. Der Körper der Form i ist in dieser Figur am unteren Ende dicker dargestellt
als an denn oberen Ende.
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In Fig. 3 sind zwei Platten j und 8 aus Metall mit niedrigem Schmelzpunkt
dargestellt. Sie sind am Boden der Form angeordnet und durch eine Platte g aus anderem
Material getrennt, das eine geeignete Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Die obere Platte 8 ist von einer Platte io bedeckt, die ebenfalls eine geeignete
Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit besitzt, die von derjenig.n der Platte o verschieden
sind und die für die Form einen falschen Boden bildet. In der Form i ist eine Öffnung
i i vorgesehen, die mit dem Inneren der Form in Verbindung steht und die durch einen
Stopfen 12 abgeschlossen werden kann, der in einen geeigneten Teil 13 hinein-
oder aus diesem Herausgeschraubt werden kann, um im Bedarfsfalle das flüssige Metall
mit dem niedrigen Schmelzpunkt aus der Form herauszulassen.
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Fig.3 zeigt außerdem einen vorspringenden "feil 1.4, der durch den
Körper der Form 1 indurch geschraubt ist und der verhindern kann. daß die
Platte o in der Form hochsteigt, wenn der Körper 8 aus dem -Metall mit dem niedrigen
Schmelzpunkt geschmolzen ist.
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Obwohl im vorstehenden die Verfahren zur Ausführung der Erfindung
beschrieben worden sind, bei denen das Metall mit niedrigem Schmelzpunkt verwendet
wird und zuerst auf den Boden der Form gelegt wird, da dies im allgemeinen zu bevorzugen
und vorteilhaft ist, so ist die Erfindung doch nicht auf ein derartiges Verfahren
beschränkt. da im Bedärfsfalle ein oder mehrere Stücke aus Metall mit niedrigem
Schmelzpunkt an verschiedenen Stellen oder am oberen Ende oder in der Nähe des oberen
Endes des Gußstücks angeordnet werden können. Wenn das Metall durch die Hitze von
dein Guastück her geschmolzen ist, fließt es infolge der Schwerkraft in den Spalt,
der zwischen dem Gußstück und seiner Form gebildet ist, und es können geeignete
Hilfsmittel vorgesehen werden, um dein Metall mit dein niedrigen: Schmelzpunkt den
Zugang zu diesem Spalt zu ermöglichen.