DE889057C - Vorrichtung zum Giessen von Bloecken - Google Patents
Vorrichtung zum Giessen von BloeckenInfo
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- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Description
Die Erfindung betrifft Vorrichtungen zur Verbesserung der Blockgüte bei Kokillenguß von Eisenlegierungen
auf Stahl- oder Gußeisenbasis, im folgenden Metall genannt, durch Gießen. Die Erfindung
besteht darin, daß eine röhrenartig gestaltete Hülle den Gießstrahl sogleich nach seinem Austritt aus dem
Gießgefäß allseitig umfängt, also vornehmlich bis über den oberen Kokillenrand geführt ist und bis auf
den Kokillenboden reicht und ferner vom flüssigen Metall stetig im Ausmaß des Metallanstiegs in der
Kokille verbrannt, vernichtet oder in sonstiger Weise aufgelöst wird.
Bekanntlich erfolgt das Gießen in Kokillen entweder direkt vom Erzeugungsapparat aus oder unter
Zwischenschaltung einer Gießpfanne oder eines Gießkorbes in die Kokille.
Es ist gebräuchlich, einen Trichter oder ein durchbohrtes Gefäß (Gießkorb) zwischenzuschalten, das
dazu dient, den Gießstrahl besser zu zentrieren und die Sturzhöhe zu vermindern.
Es ist bekannt, daß die chemischen Wirkungen im Erzeugungsapparat (Ofen oder Konverter) nicht vollständig
sind, sondern daß chemische, nicht zu unterschätzende Reaktionen auch in der Pfanne und sogar
in der Kokille stattfinden.
Jedenfalls führen die Abkühlung des flüssigen Metalls und seine Erstarrung zu physikalischchemischen Vorgängen, die die Blockgüte nachteilig
beeinflussen können, gleichgültig, welche Sorgfalt bei der Erzeugung angewendet wird.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Vermeidung dieser Schwierigkeiten, die während der Erstarrung
der Blöcke sich ergeben, wie Bildung von Hohlräumen und Blasen, Seigerungen, Einschlüssen, eingeschlossene
Gase, Hautfehler, schlecht geregelte Beruhigung oder Aufbrausen, vorgeschlagen worden.
Eine Hauptursache für einen großen Teil dieser
Fehler ist der Gießstrahl selbst. Er ist mit Abfällen der feuerfesten Verkleidung der verschiedenen der
Metallerzeugung dienenden Apparate und mit Schlackenteilchen, die von der vorhergehenden Veredelungs-
und Gießoperation herstammen, beladen. Der Gießstrahl gelangt in die freie Luft und bewegt
sich entlang der Kokille. Er ist oft schlecht zentriert und verursacht Spritzer, Überschlagungen oder WeI-len,
die frühzeitig erstarren, er reißt eingeschlossene Gase mit sich usw.
Es ist daher sehr wichtig, in der Kokille beruhigende, desoxydierende, reinigende oder flüssig wirkende Reaktionen
zu verursachen. Hierfür geeignete Zusätze sind bisher nur sehr beschränkt in der Gießpfanne und
viel seltener in der Kokille angewendet worden, wobei man sich meistens damit begnügt, Aluminiumteilchen
als beruhigendes Mittel einzuwerfen, da es schwierig ist, Zusätze, die die gewünschten Reaktionen ver-Ursachen,
gleichmäßig zu verteilen.
Die Erfindung, die diesen Erfordernissen genügt, ermöglicht es, automatisch die Eigenschaften von
Eisenlegierungen zu verbessern, indem der Gießstrahl umhüllt wird und in das Innere des gegossenen Metalls
der oder die zur Veredelung notwendigen Stoffe eingebettet werden.
Die ernndungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer steifen, länglichen Hülle, deren geometrische
Achse geradlinig ist und die an beiden Seiten offen ist und deren innerer Querschnitt wenigstens gleich dem
des Gießstrahls ist. Die Hülle besteht aus wenigstens einem teilweise brennbaren und zum Teil hitzebeständigen
Material, so daß es nur bei Temperaturen höher als ungefähr 500° C brennbar ist. Wenigstens
ein Teil der Hülle besteht aus einem für die gegossene Eisenlegierung geeigneten Veredelungsstoff.
Der oder die die Hülle bildenden Stoffe besitzen zweckmäßig beruhigende, desoxydierende, reinigende,
flüssig wirkende, wärmegebende Eigenschaften, von denen einige eine Turbulenz hervorrufen.
Diese Stoffe können sich mit der flüssigen Eisenlegierung verbinden.
Die ernndungsgemäße Hülle kann aus einer Legierung hergestellt werden, die bei Berührung mit dem
gegossenen Metall oder in der Nähe des Metallspiegels schmilzt, also bei einer relativ niedrigen Temperatur,
z. B. 500° C. Man kann dieses Ergebnis auch mit einer Hülle aus einem einfachen eingerollten Stahlblech oder
aus einem Streifen oder aus zwei konzentrischen Zylindern erreichen.
Um das Schmelzen bei relativ niedriger Temperatur bei Berührung mit dem Metallbad oder in dessen Nähe
zu erreichen, genügt es, das Stahlblech dünn genug vorzusehen. Der Versuch zeigt, daß praktisch ein
Blech von 0,2 bis 0,6 mm Dicke im allgemeinen diese Bedingungen erfüllt, insbesondere im Fall eines Hüllendurchmessers
von 100 bis 300 mm.
Was die Legierungen anbelangt, so kann man Bleche, Metalle und Legierungen verwenden, denen man
erfindungsgemäß wirkende Stoffe, wie Mangan, Silicium, Aluminium, Titan, Zirkonium, Chrom oder
jede sonstige den Stahl veredelnde Legierung, einverleibt.
Dadurch wird erreicht, daß das gewöhnliche Veredeln bis in die Kokille weitergeführt werden kann,
und zwar bei gleichmäßiger Verteilung der aktiven Stoffe.
Das Blech, das die Hülle bildet, braucht nicht nur aus Ferrolegierung mit Carbon zu
bestehen (Stahl oder Guß); es können alle hier genannten Elemente wirksam werden, wie insbesondere
die in den Stahlwerken bekannten Mittel, um das Frischen der Metallbäder zu vollenden, Grundsätzlich
genügt es, die Stärke der Hülle in Abhängigkeit von dem Schmelzpunkt nach zu bestimmen,
damit sich die Hülle gemäß der Erfindung bei Berührung oder in der Nähe des Metallbades vernichtet.
Man kann die Hüllenstärke stärker oder dünner wählen, j e nachdem die Schmelzpunkttemperatur höher
oder niedriger ist.
Aus einem Umgießbehälter, dessen Boden mit wenigstens einem Gießloch versehen ist, wird der
Gießstrahl senkrecht oder fast senkrecht einer Kokille zugeführt, die einen Aufnahmebehälter bildet und
unter dem Umgießbehälter angebracht ist. Es ist wenigstens eine Hülle der vorgenannten erfindungsgemäßen
Art und Mittel zur Befestigung dieser Hülle unter dem Gießloch vorgesehen, um den Strahl einzuhüllen.
Hierbei besitzt die Hülle einen inneren Querschnitt, der mindestens gleich der des Gießstrahls
ist, und eine Länge, die ungefähr gleich dem Abstand zwischen dem Boden der Kokille und dem Gießloch ist.
Zufolge dieser Anordnung in Verbindung mit der Hülle wird der Gießstrahl sofort beim Verlassen des
Umgießbehälters eingehüllt, und die Hülle führt und beschützt ihn bis zum flüssigen Metallspiegel in der
Kokille. Das untere Ende dieser Hülle wird vernichtet, und zwar entweder in kurzem Abstand vom flüssigen
Metallspiegel oder bei seiner Berührung, da die Hülle mehr oder weniger tief in den Metallspiegel eintaucht.
Die Wände der Hülle bringen dem flüssigen Metall die nützlichen Stoff e, wie beruhigende, desoxydierende,
reinigende, flüssigwirkende oder eine Turbulenz bildende Elemente oder zusätzliche Stoffe, die sich mit
dem Metall verbinden. Diese nützlichen Elemente stammen aus der Zerstörung der Hülle in der Nähe des
Metallspiegels oder bei semer Berührung, und zwar durch Verbrennung, Schmelzen oder Verschlackung
des oder der Produkte, aus denen die Hülle besteht, und zwar während des Gießens und somit im richtigen
Augenblick. Die durch den Gießstrahl verursachte Turbulenz, die ständig in der Nähe des jeweils aktiv
wirkenden Teiles der Hülle vorhanden ist, bewirkt es, daß diese Zusätze bzw. Verbesserungsstoffe zufolge
der Verteilung dieser aktiven Stoffe der Hülle auf eine große Fläche des Metallspiegels während des ganzen
Gießens des Blockes wirksam werden, also auf ganze Blockhöhe. Es wäre unmöglich, eine solche ideale
Verteilung in dem Umgießbehälter zu erlangen, beispielsweise dort, wo die Seigerungserscheinungen
sich zwangsläufig bilden und die bekannten Ungleichmäßigkeiten hervorrufen.
In der Wirkung sind die dem flüssigen Metall erfindungsgemäß beigebrachten Verbesserungsstoffe entscheidend;
die Störungsursachen verschwinden im Augenblick des Eintritts der Erstarrung des Blockes.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und teilweise schematisch dargestellt, und es bedeutet
Fig. ι einen Vertikallängsschnitt durch eine Vorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. ι im Bereich der Hülle, und zwar im
Augenblick der Berührung des flüssigen Spiegels des Metallbades und der Verteilung durch den Gießstrahl,
Fig. 3 einen Teilschnitt einer Variante gemäß
ίο Fig. 2,
Fig. 4 einen Vertikallängsschnitt einer weiteren Variante gemäß Fig. 2,
Fig. 5 einen Schnitt größeren Maßstabes eines Anteiles
der Hülle der Variante nach Fig. 4 am Rand der Befestigungsvorrichtung,
Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5,
Fig. 7 einen Vertikalschnitt durch den unteren Teil der Hülle, die mit einem abnehmbaren Dämpfungslassen
versehen ist,
Fig. 8 einen Längsschnitt längs der Achse C-D gemäß Fig. 9,
Fig. 9 einen Querschnitt längs der Linie A-B gemäß Fig. 8 und
Fig. 10 einen Längsschnitt des unteren Teiles der Hülle in Anlehnung an die Fig. 4 oder 5 in weiterer
Ausgestaltung.
Entsprechend Fig. 1 befindet sich die Gießeinrichtung
über der Kokille 1, deren große Basis nach oben liegt. Diese Kokille ruht auf einer Gießbasis 2 und
ist an ihrem oberen Ende mit einer ringförmigen Haube 3 aus schlecht wärmeleitenden Materialien
versehen.
Über dieser Kokille 1 befindet sich ein Umgießbehälter
4 (Gießpfanne oder Gießkorb), der feuerfest mit einer metallischen Hülle 5 überzogen ist. Der
Boden dieses Behälters besitzt ein Gießloch 6, das z. B. in einem kegelstumpfförmigen Ausguß 7 vorgesehen
und in einem Lochstein 8 eingebunden ist. Es ist ferner eine feuerfeste Ausrüstung 9 auf einer
Stahlplatte 10 vorgesehen.
Die Öffnung 6 ermöglicht die Erlangung eines weitgehend senkrechten und fast zylindrischen Gießstrahls
11, dessen Achse im Augenblick des Gießens praktisch mit der Längsachse x-x gemäß Fig. 1 zusammenfällt.
In der Kokille 1 befindet sich eine runde Hülle G1,
die durch ein Innenrohr 12 und ein konzentrisches Außenrohr 13 gebildet ist, das mit dem ersteren einen
Ringraum 14 bildet, in den die weiteren aufgezählten Produkte eingelegt werden und der alsdann einen
Quersteg zwischen den beiden Rohren 12 und 13 bildet.
Die Rohre 12 und 13 sind aus einem wenigstens teilweise brennbaren Material gebildet, wie Papier,
verschiedene Cellulosematerialien, Kohlenwasserstoffe, Silicone usw. Man kann diese Rohre z. B. durch Zusammenrollen
eines Bogens aus einem dieser Materialien oder mehrerer Bögen, die aus verschiedenen
Materialien bestehen können, erhalten. Man kann beispielsweise Bögen aus Wellpappe anwenden.
Die beiden Rohre 12 und 13, insbesondere das
Innenrohr 12, sind teilweise hitzebeständig, so daß sie einer Temperatur von etwa 5000 C und mehr widerstehen
können, wobei eine relativ langsame Verbrennung dieser Rohre gesichert ist. Diese Hitzebeständigkeit
kann durch Tränkung mit Natriumsilicat, wie an sich bekannt, erzielt werden, beispielsweise
dadurch, daß die Bögen in eine Lösung von 380 Be von Natrium-Silicat eingetaucht werden,
dessen Gewichtsverhältnis SiO2/Na2O zweckmäßig
ausgewählt ist, um die gewünschten Hitzebeständigkeitsgrade und Steifheit zu erhalten, z. B. zwischen
drei und vier. Die Menge kann 0,1 bis 2 g Silicat je Gramm behandelten Materials betragen.
Die Hitzebeständigkeit ist für das Innenrohr 12 vorzugsweise größer als für das Außenrohr 13, um der
Verschleißung durch den Strahl 11 zu widerstehen. Außerdem kann die Innenfläche 15 des Innenrohres 12
mit einer ergänzenden Hitzebeständigkeitsschicht 15 a
bedeckt werden.
Die Quermaße des Innenrohres sind so gewählt, daß sein Innenquerschnitt etwas größer als der Querschnitt
des Gießstrahls 11 ist. Beispielsweise kann man für einen Strahl 6 cm nehmen. Die Erfindung ist für jeden
Strahldurchmesser anwendbar, z. B. von 2 bis 10 cm und darüber. Dementsprechend kann der Innendurchmesser
des Rohres zwischen 4 und 15 cm und auch mehr liegen.
Die Stärke des Rohres kann 1 cm betragen und der von den Doppelwänden 14 gebildete Hohlraum einige
Zentimeter.
Die Länge der Hülle entspricht etwa dem Abstand der Oberfläche 16 des Kokillenbodens bis zum Boden
des Umgießbehälters 4. Diese Höhe kann z. B. zwischen ungefähr 1 m und 4 oder 5 m für sehr große
Blöcke schwanken.
Der von den Doppelwänden 14 gebildete Hohlraum kann wie folgt gefüllt werden:
a) Packungen 17, die Querstege bilden und die z. B. aus einem imprägnierten oder nicht imprägnierten
gerollten Papierblatt, aus Papierabfällen, brennbaren faserigen Stoffen od. dgl. bestehen, die in den Hohlraum
gut hineingestopft werden.
b) Zwischen diesen Packungen 17 können pulverige oder gekörnte Chargen (Einsatzmaterialien) 18 eingefügt
werden, die in festgesetzten Entfernungen regelmäßig oder auch nicht gleichmäßig verteilt sind
und die dazu bestimmt sind, auf das gegossene Metall eine oder mehrere der folgenden Wirkungen auszuüben:
beruhigende und desoxydierende, z. B. Aluminium, Silicium, Titan, Ferrolegierungen usw.;
einfach desoxydierend, z. B. Mangan, Ferrolegierungen; flüssig wirkend, z. B. Natriumfluorid, Calcium usw.;
reinigend, z. B. Natriumborax; wärmegebend, z. B. Holzkohle, Mischung von Aluminium und einem Oxyd,
wie FeO; Turbulenz bewirkend, z. B. Stoffe, die eine Gasentweichung erzeugen, wie CO, O, H, was man
z. B. mit Natriumcarbonat, kaustischer Soda, irgendwelcher Kohle, wie Holzkohle oder Graphit, oder
irgendwelchem anderen brennbaren Stoff erhält; die brennende Hülle erzeugt außerdem eine Turbulenz;
legierende Wirkung, z. B. Chrom, Metall usw.
c) Wenigstens eine Gruppe länglicher Drähte 19, die z. B. in eine der Querstegpackungen eingeschlagen
werden, wobei diese Drähte aus einem oder mehreren der vorgenannten Produkte bestehen können.
d) Wenigstens ein Ring 19°, der aus einem dünnen
Zylinder aus einem der vorgenannten Produkte besteht, wobei dieser Zylinder in eine der Packungen eingefügt
ist.
Im Beispiel der Fig. 1 sind alle Beispiele b), c) und
d) vorgesehen. In der Praxis genügt oft eine Auswahl.
Die Hülle G1 ist in der Vertikalen in der Kokille festgehalten, und zwar mit einem gewissen axialen
to und lateralen Spiel, um den eventuellen leichten Verschiebungen des Strahls 11 folgen zu können. Die
Hülle G1 ist oben durch eine Metallplatte 20, eine imprägnierte Pappe u. dgl., die mit einem leichten
Spielraum e1 auf die Hülle gestülpt ist, festgehalten.
Sie ist der Länge nach mit einem leichten axialen Spielraum e2 auf dieser mit der Hilfe von zwei Ringen
22 und 23 aus gerolltem Papier, gegossenem Stoff u. dgl. festgehalten, und zwar entweder durch Bestielung
oder Kleben. Diese Platte 20 besitzt eine Anzahl Löcher 24, die der Entweichung der Gase, die
aus dem gegossenen Metall oder der ausgejagten Luft der Kokille herstammen, dienen. Die Platte ruht
einfach auf der Oberfläche 25 der Kokille, wo sie durch ihr Eigengewicht, vermehrt durch dasjenige der Hülle,
festgehalten ist. Am untersten Ende der Hülle befindet sich ein Stopfen 26 aus verschlackbarem oder
brennbarem Stoff, der genügend hart ist, um den Boden 2 gegen die Zerstörungswirkung des Gießstrahls
zu schützen. Dieser Stopfen 26 mit Natriumsilicat oder nicht imprägniert kann aus einem Papierstreifen
oder irgendeinem ähnlichen Stoff, gewellt oder/und spiralförmig eingerollt oder aus einem gegossenen
Stopfen oder z. B. aus einer einfachen faserigen Packung gebildet sein.
Der Arbeitsgang entsprechend der Erfindung ist der folgende: Das Metall entrinnt dem Behälter 4 und
gelangt in das Innere der Hülle G1 in Form eines zylindrischen Strahls 11, ohne die Innenwand zu
vernichten, und zwar dank der Hitzebeständigkeit des Rohres 15 und der Geschwindigkeit des Gießens. Der
Strahl fällt auf den Stopfen 26, der schnell vernichtet ist, nachdem er vorher d.en Boden 2 vor dem direkten
Auftreffen des Strahls geschützt hat. Danach dämpft das schon gegossene Metall, dessen Spiegel sich in der
Kokille ständig hebt. Der Stopfen 26 und das Unterteil der Hülle verhindern am Anfang des Gießens
die Bildung von Metallspritzern, die vorzeitig auf den Wänden erstarren und Blockfehler bilden
würden.
Während des Metallaufstiegs wird die Hülle G1 an
ihrer jeweiligen Basis vernichtet, ohne daß ihre Verbrennung über die Fläche H-H (Fig. 2) des flüssigen
Metalls 28 zufolge der partiellen Hitzebeständigkeit der Hülle reicht. Durch ihr mehr oder weniger unregelmäßiges
Ende 27 behält die Hülle jeweils ihre Rolle als Schutzwand in der Nähe der Fläche des flüssigen
Metalls gegenüber dem Gießstrahl 11. Sie vermeidet die sich noch auf der Fläche des gegossenen Metalls
eventuell bildenden Spritzer, und zwar während des ganzen Gießens.
Während des Flüssigkeitsaufstiegs treten ständig oder nacheinander die aktiven Stoffe 18, 19,19 a, die
von ihren Höhenstellungen abhängen, in Kraft und rufen die obengenannten Wirkungen hervor, die von
ihrem eigenen Wesen abhängen.
Der Hülleteil 27 (Fig. 2), der die ganze Zeit in dem schon gegossenen Metall 28 eingetaucht bleibt und
der vernichtet wird, dehnt sich nur auf die geringe Höhe α ab Flüssigkeitsspiegel aus. Diese Höhe α ist
kleiner, als die Einstoßhöhe δ des Stahls 11 in die
schon gegossene Flüssigkeit, so daß das ankommende Metall sich nach den Pfeilen f gegen die Wände der
Kokille hin ausdehnt und eine zentrifugale Turbulenz bildet, die die aktiven Stoffe in das gesamte gegossene
und noch flüssige Metall ausbreitet, ohne sie jedoch auf die Wände der Kokille zu schleudern.
Der in das Metall eintauchende Hüllenteil ist einem leichten Auftrieb unterworfen. Dieser Auftrieb ist
aber relativ schwach und wird durch das Gewicht der Hülle und seiner Festhaltevorrichtung ausgeglichen.
Zufolge der Spielräume e1 und e2, die zwischen den
Ringen 22, 23 und der Tragplatte 20 vorgesehen sind,
kann die Hülle kleine Querverschiebungen ausführen, so daß sie sich stets auf die Richtung des Gießstrahls 11
auszurichten vermag, wenn dieser wegen unregelmäßiger Verschleißungen oder einer außenmittigen
Lage des Ausgusses 7 oder auch wegen eines leichten Schwankens des Behälters 4 sich etwas verschiebt.
In Fig. 3 ist eine Variante der Befestigungsart der Hülle G2 gezeigt, die an Stelle eines auf der Kokille
ruhenden Bleches an ihrem oberen Ende zwei Haken 29 besitzt, in die ösen von zwei Eisenbeschlägen 30 unter
dem Umgießbehälter 4 befestigt werden können.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist eine andere Variante gezeigt, bei der eine Kokille 31 verwendet wird, deren
große Basis nach unten liegt. Diese Kokille ruht auf der Basis 32, die mit einem mehr oder weniger größeren
Zenträlraum 32® versehen ist, um entweder die Ausbildung
von Spritzungen durch den Gießstrahl zu mindern oder um der gegossenen Blockbasis eine Vorkragung
zu geben, die die Bearbeitung erleichtert. Die Kokille ist mit einem Gießbehälter 4, wie im ersten
Beispiel, verbunden.
Die Hülle G3 ist kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei die große Basis nach unten zeigt. Diese Hülle
ist aus einem Papierstreifen 33 oder irgendeinem anderen Stoff hergestellt, und zwar hitzebeständig, wie
in dem ersten Beispiel. Diese Hülle kann durch Aufrollen eines Streifens von der Breite c, also Bildung
eines Wickels entstehen, wobei die Windungen alsdann teleskopartig auseinandergezogen werden. Diese Form
kann man auch durch Bewickeln eines Walzdornes erhalten.
Die Kegelförmigkeit der Hülle ist so gewählt, daß sie am oberen Ende dem Querschnitt des Strahls entspricht
oder etwas größer ist, während die Basis etwa zwei Drittem der unteren Kokillenbasis entspricht.
Es ist sehr zweckmäßig, den Hüllenstreifen 33, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, aus Wellpappe zu wählen,
bestehend aus einem flachen Streifen 33« und einem welligen Streifen 33 s, die an den Wellenspitzen miteinander
verbunden sind. Nach dem Zusammenrollen bildet sich ein Netz paralleler Kanäle 34, die den Vorteil
haben, die Gasentweichungen und das Austrocknen der Hülle G3 vor ihrer Verbrennung zu ermöglichen.
Einige dieser Kanäle können als Behälter für die aktiven Stoffe gebraucht werden.
Die Zusatzstoffe 35 sind in kleine Säckchen 36 aus Papier, hitzebeständig oder nicht, untergebracht, die
mittels kleiner Haken 37 an die Oberseite der Streifen 33 gehängt werden.
Außerdem kann ein schraubenförmiger, eingerollter, der Beruhigung dienender Draht 62, z. B. aus Aluminium,
Titan usw., vorgesehen sein, welcher an der Oberfläche der Streifen den Windungen folgt. Der
Draht ist an seinen Enden angehängt, z. B. bei 60 und 61, durch Einstoßen in zwei Wellpappenkanäle.
Die Hülle G3 ist nach oben durch eine sich anschmiegende Hülse 38 verlängert, die in die Hülle
eingeschoben wird und die es erlaubt, die Höhe genau zu regeln, um sich der Entfernung zwischen der Basis 32
und dem Ausguß 7 anzupassen. Diese Hülse 38 kann aus eingerolltem Papier, gegossenem Stoff usw.
bestehen.
Die Hülse 38 dient außerdem dazu, die Hülle an der Kokille zu befestigen. Die Hülse 38 kann in eine
Blechbüchse 39 eingebracht und durch eine Eisenplatte 40 auf einem Ring 41 befestigt sein, und zwar mit
zwei Stangen 42 versehen, die sich diametral gegenüberliegen und die dazu bestimmt sind, auf dem
oberen Rand 43 der Kokille zu ruhen. Jede dieser Stangen ist an ihrem Ende bei 44 abgewinkelt. Zwei
Schrauben 45, 46 erlauben die Zentrierung der Hülle. Diese Schrauben haben vorzugsweise verschiedene
Längen, wobei die längere dazu dient, daß sie von dem davorstehenden Gießpersonal bedienbar ist.
Die Abmessungen der Hülle ändern sich natürlich mit den Größenverhältnissen bzw. den Maßen der
Kokille und des Gießstrahls. Als Beispiel seien die Daten benannt:
Durchmesser der Hülle an ihrer Basis. 30 zu 80 cm Durchmesser der Hülle an ihrer Spitze 4 zu 25 cm
Höhe der Hülle 1 zu 6 m
Die Hülle G3 ist durch die aufgezeigten Mittel, das
sind einerseits der teleskopartig ausgezogene Streifen 33 und andererseits die verschiebbare Hülse 38, in der
Höhe regelbar, und sie kann sich Kokillen von verschiedenen Maßen anpassen.
Man kann die teleskopartige Ausziehung an der Arbeitsstelle vornehmen, um die Aufbewahrung der
Vorrichtung zu erleichtern.
Die Hülle kann sich unter der Wirkung des Badauftriebs zusammenlegen, um ihre Kontaktfläche mit
dem Bad zu vermindern und um die Wirkungen dieses Auftriebs zu vermeiden oder zu schwächen.
Die auf der Außenfläche der Hülle vorgesehenen aktiven Stoffe sind vor den Strahlungen des Gießbades
zufolge der Kegelförmigkeit dieser Hülle und auch gegenüber der Wirkung des Gießstrahls geschützt.
Fig. 7 zeigt das Zusammenwirken der Hülle G3 an ihrem unteren Ende mit einem Kissen 63, das aus einem imprägnierten oder nicht imprägnierten Umschlag aus Papier oder einem anderen Stoff besteht, und einen oder mehrere der obengenannten aktiven Stoffe enthält. Diese Kissenhülle verhindert es, daß die Aktivstoffe aus dem gegossenen Metall herausgeschleudert werden, und zwar unter der Wirkung des Strahls 11 und der verschiedenen steigenden Gasbewegungen, die in der Kokille während der ganzen Gießzeit vorherrschen.
Fig. 7 zeigt das Zusammenwirken der Hülle G3 an ihrem unteren Ende mit einem Kissen 63, das aus einem imprägnierten oder nicht imprägnierten Umschlag aus Papier oder einem anderen Stoff besteht, und einen oder mehrere der obengenannten aktiven Stoffe enthält. Diese Kissenhülle verhindert es, daß die Aktivstoffe aus dem gegossenen Metall herausgeschleudert werden, und zwar unter der Wirkung des Strahls 11 und der verschiedenen steigenden Gasbewegungen, die in der Kokille während der ganzen Gießzeit vorherrschen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungen beschränkt; diese sind nur Beispiele. Die
Erfindung ist gleichermaßen bei Kokillen von kreis- oder nicht kreisförmigem, z. B. vieleckigem Querschnitt
anwendbar. Auch für längliche Querschnitte, insbesondere für das Gießen von Blechblöcken, ist sie
geeignet. In diesem Fall kann man eventuell zwei Gießausgüsse vorsehen, d. h. zwei Gießstrahlen, wobei
für jeden dieser Strahlen eine eigene Hülle vorgesehen wird.
Erwünschtenfalls kann die Schutzhülle nicht bis an die Basis der Kokille und den Gießausguß reichen.
Dieser Fall ist insbesondere gegeben, wenn die Kokillenbasis mit einer Vorrichtung versehen ist, die
dazu bestimmt ist, die Spritzer zu vermeiden, z. B. ein Kissen oder irgendein Puffer (Dämpfer), dessen
Durchmesser größer als derjenige der Hülle ist. Der Oberteil der Hülle braucht in vielen Fällen nur bis
Oberkante Kokille zu reichen. Die Hülle kann sowohl runden als auch vieleckigen Querschnitt besitzen. Im
letzteren Fall ist die Hülle prismatisch oder kegel- oder pyramidenstumpfförmig.
Versuche haben gezeigt, daß eine Kokille von rechteckigem und mehr oder weniger länglichem Querschnitt
insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn es sich um Stahl handelt, der einen geringen Prozentsatz C
besitzt, z. B. 0,3 bis 0,05 %, und demzufolge bei sehr hoher Temperatur schmilzt. Die von dem Gießstrahl 11
(vgl. Fig. 8) verursachte Welle dehnt sich mit großer Geschwindigkeit entsprechend den Pfeilen F2 aus und
steigt sehr hoch an den Kokillenwänden 50 auf, wobei die Kokillenbasis 58 an ihrem Auftreffpunkt 51 infolge
der hohen Temperatur und der Sturzhöhe beschädigt wird.
In diesem besonderen Fall hat die in den Fig. 8 und 9 dargestellte Vorrichtung zu sehr befriedigenden
Ergebnissen geführt.
Sie besteht aus einer zylindrischen Hülle 53 von etwa 300 mm Durchmesser aus einem Blech von 0,2
bis 0,6 mm Stärke. Es kann auch ein stärkeres Blech genommen werden; es muß nur darauf geachtet
werden, daß das Blech gut, d. h. schnell schmilzt, sobald es mit dem Bad in Berührung kommt. Sie ruht
auf einer Dämpfungsvorrichtung 52 von etwa 500 mm Durchmesser und 80 mm Höhe. Man kann diese
Zusammenstellung dadurch vervollständigen, daß in das Innere der Hülle 53 eine Dämpfungsvorrichtung 54
derselben Art von etwa 500 mm Durchmesser und 80 mm Höhe eingebracht wird.
In Fig. 10 ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
dargestellt. In diesem Längsschnitt durch das untere Teil der Hülle 55, entsprechend z. B. den
Fig. 4 oder 5, ist eine innere weitere Dämpfungsvorrichtung 56 und eine äußere Dämpfungsvorrichtung
57, die auf dem Kokillenboden 58 ruhen, vorgesehen.
Durch die Kombination der Hülle 55 mit zwei Dämpfungsvorrichtungen 56 und 57 wird der Gießstrahl
11 mit Sicherheit auch dann gedämpft, wenn die Hülle entsprechend einer der Fig. 1 und folgenden 12s
nicht genügend wäre.
Erfindungsgemäß sind verschiedene Kombinationen
möglich, z. B. die Hülle 55 mit einer Außendämpfungsvorrichtung entsprechend Fig. ία oder die Hülle 53
mit der Dämpfungsvorrichtung 52, die zwischen der Hülle und dem Kokillenboden 58 vorgesehen ist (entsprechend
Fig. 8), oder die Hülle 53 mit der Dämpfungsvorrichtung 54, die in das Innere der Hülle eingebracht
ist, oder die Hülle 53 zusammen mit den beiden Dämpfungsvorrichtungen 52 und 54.
Die Hülle 53 kann sowohl zylindrischen als auch viereckigen Querschnitt besitzen, wie durch Strichpunktierung
in Fig. 8 und 9 gezeigt, wobei ein Viereck 59 der Dämpfungsvorrichtung 54 umschrieben ist.
An Stelle eines Vierecks kann auch irgendeine andere geometrische Form gewählt werden.
Entsprechend den Fig. 8 und 9 fällt der Gießstrahl 11
in das Innere der Hülle 53 auf den Kokillenboden 58 und begegnet nach und nach den Dämpfungsvorrichtungen
52 und 54, so daß die Kokillenbodenbeschädigung, die sich in 51 auswirken könnte, sehr vermindert
ist. Wenn die Dämpfungsvorrichtungen 52 und 54 das Bilden einer Höhlung 51 auf dem Kokillenboden
58 nicht vermeiden könnten, würde die Gießwelle -F entsprechend den Pfeilen F2 hochschlagen.
Auf jeden Fall, gleichgültig ob die Welle sich horizontal entsprechend den Pfeilen F ausdehnt oder in
die Höhe entsprechend den Pfeilen F1, i72 geht, halten
die Wabenplatten die Welle auf. Zufolge der Wabenpakete 52 und 54 wird also einerseits die Bildung
einer Höhle 51 und andererseits das Hochspritzen und
-steigen des Eingießgutes vermieden bzw. verhindert.
Die Hülle 53 aus Stahlblech muß dünn genug und
schmelzbar sein, um bei Berührung oder in der Nähe des geschmolzenen Stahlbades vernichtet zu werden.
Wenn sie allein nicht genügend widerstandsfähig ist, um die Wellen oder Bespritzungen aufzuhalten, so daß
der Strahl il sich trotz der Hülle 53 gegen die Kokillenwände 50 entsprechend den Pfeilen F2 stürzen
und dort die bekannten Hautfehler verursachen würde,
insbesondere Fußschuppen, können Wabenplatten 52 und 54 gemäß der Erfindung zusätzlich vorgesehen
sein.
Die metallische Hülle dient gewissermaßen auch als Beschlag der Innendämpfungsvorrichtung, wodurch
deren Widerstand erhöht wird. Die Zusammenstellung der Dämpfungsvorrichtung mit der Hülle
besitzt daher wesentliche Vorteile gegenüber der getrennten Verwendung jeweils der Hülle oder
Dämpfungsvorrichtung für sich allein.
Die Hülle, die den Gießstrahl aufnimmt, kann aus einer Legierung hergestellt werden, deren Schmelzen
bei Berührung des gegossenen Metallbades oder in seiner Nähe eintritt. Die Hülle kann durch Einrollen
eines Stahlbleches erzeugt werden oder durch Wickeln eines Stahlblechstreifens, wie in Fig. 4 dargestellt.
.. Um das Schmelzen einer solchen Hülle bei Berührung des Metallbades zu erhalten, genügt es, das
Blech dünn genug vorzusehen. Der Versuch beweist, daß praktisch ein Blech von 0,1 bis 0,6 mm diese
Bedingung erfüllt.
Für die Hülle aus Stahlblech kann eine Legierung benutzt werden, die Aktivstoffe enthält, wie Mangan,
Silicium, Aluminium, Titan, Zirkonium, Chrom, Nickel oder jeder sonstige Stoff, der in der Eisenindustrie
zum Frischen des Stahls gebraucht wird.
Im Sinne der Erfindung ergibt sich daraus, daß das Frischen, das sich gewöhnlich in der Pfanne, dem
Ofen, dem Konverter oder der Gießpfanne vollzieht, in der Kokille sich vollendet, und zwar bei einer
vollkommenen Verteilung der in den Legierungen enthaltenen Stoffe.
Claims (34)
1. Vorrichtung zum Gießen von Blöcken, gekennzeichnet
durch eine rohrartige, den Gießstrahl sogleich nach Austritt aus dem Gießgefäß allseitig
umschließende Schutzhülle, die bis auf den KokiEenboden reicht und vom gegossenen Eisen,
Stahl oder Metall stetig im Ausmaß des Metallanstiegs in der Kokille verbrannt, verschlackt
oder in sonstiger Weise aufgelöst wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß aus der rohrförmigen Schutzhülle heraus oder durch mit dieser verbundene Zusatzmittel in das gegossene flüssige Metall
wenigstens ein Veredelungsstoff gelangt,
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer geraden, längliehen
steifen Hülle besteht, die beidseitig offen ist und einen Innenquerschnitt besitzt, der
wenigstens demjenigen des Gießstrahls gleicht, und die aus einem brennbaren oder wenigstens
teilweise brennbaren, schmelzbaren oder wenigstens teilweise schmelzbaren Stoff besteht, der teilweise
hitzebeständig ist, derart, daß die Hülle nur bei einer Temperatur von mehr als etwa 500° C brennbar
oder schmelzbar ist und wenigstens einen Veredelungsstoff (Zusatz des Frischens) für die
gegossene Legierung besitzt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle einen unveränderlichen
Querschnitt besitzt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hülle einen konischen Querschnitt besitzt, mit der Maßgabe, daß der
größere Querschnitt am Kokillenboden sich befindet.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus teilweise
hitzebeständigem Papier besteht.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus teilweise hitzebeständiger
Wellpappe oder Blech von vornehmlich 0,2 bis 0,6 mm Stärke besteht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche der
Hülle mit einer hitzebeständigen Schicht bedeckt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das hitzebeständige Mittel aus
Natriumsilicat besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus zwei konzentrischen Rohren gebildet ist, die zwischen
sich einen Ringraum bilden, in den wenigstens ein Veredelungsstoff eingebracht werden kann.
11. Vorrichtung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Rohre durch Quer-Stegpackungen in ihrer konzentrischen Stellung gehalten sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet,
daß der Veredelungsstoff zwischen zwei sich folgenden Querstegpackungen eingelegt
ist, z. B. in pulveriger Form oder in Teilchen.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß der Veredelungsstoff entweder fadenförmig oder an beiden Rohren in
konzentrischer Hülsenform in eine Querstegpackung eingebracht ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle wenigstens teilweise teleskopartig ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß der teleskopartige Teil aus einem Streifen besteht, der schraubenförmig oder
in sich gewickelt ist und wie ein Teleskop zu einem Kegelstumpf ausziehbar ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der teleskopartige Teil an seinen beiden Enden durch eine eingefalzte
verschiebbare Hülse verlängerbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß Säckchen aus teilweise hitzebeständigem Stoff, die wenigstens einen
Veredelungsstoff enthalten, an der Außenseite der Hülle befestigt sind.
18. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein beruhigender Draht, z. B. aus Aluminium oder Titan,
in einer Schraubenlinie auf die Hülle oder in die schraubenförmig gerollten Streifenkanten gelegt
und an seinen beiden Enden an der Hülle befestigt ist, beispielsweise durch Einhaken.
19. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß am Oberteil der Hülle ein Lunkermittel vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit Befestigungs-
und Distanzierungsmitteln an der Kokille gehalten ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Haltemittel für die unveränderliche Und relativ kleinen Querschnitt
aufweisende Hülle so geartet sind, daß sie Verschiebungen der Hülle, die durch Änderung der
Gießrichtung bedingt sein können, nachgeben bzw. ein Nachgeben ermöglichen.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel auf dem oberen Rand der Kokillen ruhen, durchbohrt bzw. offen
sind, um Luft- und Gasentweichungen zu ermöglichen, und die Hülle mit Spiel umgreifen.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Halte- bzw. Befestigungsmittel
steif an dem oberen Ende der Hülle sitzen und mit Regulierungsorganen versehen sind, die
die Hülle in bezug auf die Kokillenwand einzustellen erlauben.
24. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, 6g dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle mit Haken
od. dgl. am Boden des Gießbehälters gehalten ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der
Hülle mit einem Dämpfer versehen ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet,
daß im Bereich des unteren Hüllenendes eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung
wabenartig gebildet ist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsvorrichtung aus
zusammengerollter Wellpappe besteht.
29. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus Stahlblech
von vornehmlich 0,2 bis 0,6 mm Stärke besteht.
30. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle aus einem
Blechwickel, der teleskopartig ausziehbar ist, besteht.
31. Vorrichtung nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechhülle aus einer
Stahllegierung besteht, die dem Frischen dienende Bestandteile, wie Mangan, Silicium, Aluminium,
Titan, Zirkonium, Chrom, Nickel od. dgl., einzeln oder in Kombination enthält.
32. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, insbesondere nach Anspruch 25 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß auf dem Kokillenboden Dämpfungsvorrichtungen in Ein- oder Mehrzahl
liegen, auf die sich die Hülle abstützt oder in die die Hülle hineinragt.
33. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle polygonalen,
beispielsweise quadratischen oder länglich rechteckigen Querschnitt besitzt.
34. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießbehälter im
unteren Teil einen Einsatz besitzt, der dem Gießstrahl eine scharfe Begrenzung und Richtung gibt,
die parallel zur Hüllenachse ist.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
© 5375 8.53
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