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Warmhaube für Kokillen
Die Erfindung bezieht sich auf Warmhauben für Kokillen zur Herstellung von Stahlblöcken aus beruhigtem Stahl.
Es sind verschiedene Arten von Warmhauben für Blockformen in Gebrauch. Bei einer Ausführung wind die getrennt von der Blockform ausgebildete Warmhaube an der Form befestigt, bevor dar Stahl eingegossen wird. Bei andern Ausführungsformen wird die Warmhaube auf der Form mit Hilfe von Schabionen hergestellt.
Die getrennten Warmhauben werden in verschiedenen Ausführungsformen hergestellt, von denen die älteste und bekannteste aus einer Haube aus Blech oder Gusseisen besteht, die mit einer Ziegalausmauerung versehen oder mit feuerfestem Material ausgekleidet ist. Diese Art von Warmhaub8n iat hilllg und vielseitig verwendbar. Sie ist aber gewöhnlich sehr schwer, unbequem zu handha ben und verlangt viel Handarbeit zu ihrer Herstellung ; ferner muss sie nach mehreren EingUssen getrocknet und wixdet gefüttert werden.
Ziegelmauerwerk hat eine ausreichende Festigkeit, verlangt aber in den Fällen, in welchim IM Material zur Bildung einer Warmhaube gestampft wird, eine Blech- oder Gusseisenhaube, die zur Aufnahme der Drücke dient, die der Stahl auf die Wandungen der Warmhaube ausübt.
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ten, die entweder beim Trocknen oder iach Härtung mit einem Härtungsmittel abbinden. Teile der Per- men werden auch manchmal aus exothermischen Materialien hergestellt. in welchem Falls sie in ein Gehäuse eingestampft werden müssen, da sie allein nicht stark genug sind, um dem Druck des Stahlas ohne Bruch zu widerstehen.
Die Erfindung hat zum Zweck, eine Warmhaube zu schaffen, die für viele Arten von Gummen verwendbar ist, die rein und trocken ist, bequem und schnell angewendet werden kann, keine Ettiohs der Gussform verursacht und überdies billig in der Herstellung ist.
Die Warmhaube gemäss der Erfindung besteht aus einem einheitlichen, künstlich getrocknsten Formkörper aus kornförmigem, feuerfestem Material, vorzugsweise Sand, das mit Natrium- Und/oder Kaliumwasserglas chemisch gebunden ist, und kennzeichnet sich dadurch, dass das feuerfeste Material eine mittlere Korngrösse von 0, 4 bis 2 mm aufweist und sein grösstes Korn nicht grösser als 5 mm ist.
Hiebei sollen nicht mehr als 5 % der Gesamtkornmasse kleiner sein als 0,2 mm. Wenn namlich dar Sand zu fein ist, kann die Warmhaube bei der Füllung mit Stahl brechen, weil die GasdHBcitQMBit nicht ausreicht, um den aus dem als Bindemittel benutzten Wasserglas entstehenden Dampf durchzulas-
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SsshMtaBtstMi'-beim innigen Mischen das ganze Material gut angefeuchtet ist. Wenn poröses Material in der Masse enthalten ist, so wird es mit Wasserglas imprägniert und dadurch praktisch feuerfest, wenn es nicht schon von vornherein feuerfest ist, wie es bei Asbest und gewissen Aschenarten der Fall ist.
Ist der Gehalt an porösem Material hoch, so kann es ratsam sein, einen höheren Bindemittelgehalt anzuwenden, u. zw. in Abhängigkeit von der Porosität und Absorptionsfähigkeit des Materials. Ein Teil des Wassers verschwindet während des Trockenvorganges, so dass nach der Trocknung die Warmhaube ein Bindemittel enthält, das aus Natrium- und/oder Kaliumwasserglas besteht, das drei Moleküle Kristallwasser enthält. Das ursprünglich in der Mischung vorhandene Wasserglas enthält 9 Moleküle Wasser. und die Trocknung findet bei einer Temperatur statt, bei welcher 6 Moleküle Wasser ausgetrieben werden.
Die übrigbleibende 3 Moleküle Kristallwasser werden nur bei höherer Temperatur ausgetrieben, nämlich, wenn die Warmhaube im. Gebrauch ist. Da die Durchlässigkeit der Wände der Warmhaube für Gas hoch genug ist, entweicht der Kristallwasserdampf durch die Wandungen und gibt infolgedessen keinen Anlass zur Aufnahme von Wasserstoff durch den Stahl.
Durch Hinzufügen, von porösem Material wird der Vorteil erreicht, dass das Gewicht der Warmhaube herabgesetzt wird, da poröse Materialien gewöhnlich ein niedriges spezifisches Gewicht haben. Es ist vorteilhaft, Materialien auszuwählen, die ein spezifisches Gewicht haben, das niedriger als l, 5 und vorzugsweise noch niedriger als l, 0 ist.
Das Volumen der Wandung der Warmhaube sollte so klein als möglich gehalten werden, um einerseits Material zu sparen und anderseits den Transport und die Handhabung der Haube so bequem wie möglich zu gestalten. Das Volumen der Wandung soll also kleiner sein als das von der Wandung eingeschlossene Volumen. Versuche haben gezeigt, dass ein Volumen der Wandung von 46 des eingeschlossenen Volumens ausreicht. Ausgezeichnete Ergebnisse können erreicht werden, wenn das Volumen der Wandung 50 % des eingeschlossenen Volumens beträgt.
Die Dicke der Wand würde in diesem Falle für eine 12 zöllige Giessform ungefähr 20 - 22 mm im oberen Teil und 35 - 40 mm im unteren Teil der Warmhaube betragen. Der Grund dafUr, dass die Dicke der Wandung auf èinem so verhältnismässig niedrigen Wert gehalten werden kann, liegt darin, dass die Warmhaube sehr dicht ist, was besonders bei den hohen Temperaturen, die auftreten, wenn in die Giessform nachgegossen wird, von Bedeutung ist. Die Haube dehnt sich ohne Bruch aus. Bevor die Haube auf die Giessform aufgesetzt wird, wird sie an dem nach unten vorstehenden Teil mit einem Dichtungsma- terial versehen. Dieses Dichtungsmaterial hat den Zweck, den Spalt zwischen der Haube und der Innenfläche der Giessform abzudichten. Ein brauchbares Dichtungsmittel besteht z.
B. aus der innigen Mischung eines nicht trocknenden Bindemittels, z. B. Vaseline, Fett oder Öl mit mindestens einer der folgenden Komponenten: einem feuerfesten, feinverteilten Material, vorzugsweise mit guter Wärmeleitfähigkeit, z. B. Ton oder Schleifstaub und einem feinverteilten Material, welches bei Erhitzung sich ausdehnt, z. B. pulverisiertem Schiefer. Diese Mischung hat eine solche Konsistenz, dass sie in Streifen ausgezogen werden kann und in dieser Form um den Teil der Form herumgelegt werden kann, der gegen die Giessform abzudichten ist. Dieser Teil der Warmhaube wird zweckmässig als ein sich in die Giessform erstreckender Flansch oder Fortsatz ausgebildet. Das Band aus Dichtungsmaterial wird auf der Aussenseite des Flansches angebracht, so dass zwischen diesem und der Innenseite der Form kein Spalt mehr übrigbleibt.
Die Abmessung des Streifens ist bestimmt durch die Grösse der Öffnung und die Form des Flansches der Warmhaube. Durch entsprechende Bemessung der Bindemittelmengen und der Mengen des feinverteilten Materials kann der Mischung eine bestimmte Konsistenz gegeben werden. Ist beispielsweise das Bindemittel eine Flüssigkeit, wie z. B. Öl, so ist ein Anteil von 25 bis 50 ufo gut geeignet, bei pastenförmigem Material ist ein Anteil von 15 bis 40 ufo zweckmässig.
Ein Material mit guter Wärmeleitfähigkeit ist z. B. Ton oder der beim Schleifen von Eisen oder Stahl mit einer Schleifscheibe aus Carborundum anfallende Schleifstaub, der aus einer Mischung von Eisen und Carborundum besteht. Da das Dichtungsmaterial eine verhältnismässig gute Wärmeleitfähigkeit hat, kühlt es den geschmolzenen Stahl ab, so dass er an der Dichtungsstelle erstarrt.
Das bei Hitze sich ausdehnende Material kann z. B. aus pulverisiertem Schiefer bestehen, der sich bei einer Temperatur von 11000 C bis zum sechsfachen seines ursprünglichen Volumens ausdehnt. Es kann aber auch ein anderes Material mit ähnlicher Ausdehnungsfähigkeit verwendet werden.
Im besonderen hat sich folgende Mischung als zweckmässig erwiesen :
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<tb> 30-35 <SEP> Gew.-1 <SEP> Ton
<tb> 40-50 <SEP> Gew.-lo <SEP> pulverisierter <SEP> Schiefer
<tb> 20-25 <SEP> Gew.-% <SEP> Vaseline. <SEP>
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Zum Befestigen der Warmhaube auf der Giessform dient eine Klammer, die aus Federstahl von etwa 5 bis
10 mm Durchmesser geformt und anderthalbmal um die Haube herumgewunden ist, wobei sie mit den
Enden in entsprechende Vorsprungs oder Kanten der Giessform eingreift. Wenn die Wände der Haube dünn sind, sollte die Klammer doppelt ausgebildet sein, so dass die Bindungen die Haube in verschiedener
Höhe im Abstand von etwa 5 bis 10 mm voneinander umfassen.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand einer beispielsweisen Ausuhrungsform veranschaulicht. Fig. l ist ein senkrechter Mittelschnitt durch die Warmhaube, Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Haube, Fig. 3 ist ein senkrechter Mittelschnitt durch eine Maschine zur Herstellung der Warmhaube, Fig. 4 ist eine Draufsicht auf die eine Abschneidevorrichtung und Fig. 5 zeigt die Aufeinanderfolge der verschiedenen Arbeiten.
Die Fig. 1 und 2 zeigen die auf eine Giessform aufgesetzte Warmhaube. Der obere Teil der Form ist quadratisch mit abgerundeten Ecken und besitzt an zwei gegenüberliegenden Seiten Leisten oder Nasen 3.
Der untere ! eil der Warrnhaube 1 ist so ausgebildet, dass er mit einem unteren Ansatz 4 in die Form passt.
Zwischen dem inneren Umriss der Form und der äusseren Oberfläche des Ansatzes 4 befindet sich ein kleiner Zwischenraum 5, der mit einer Dichtungsmasse ausgefüllt wird. Die Haube verjüngt sich nach oben zu einem kreisförmigen Querschnitt. Eine Feder 6 ist um die Haube herumgewunden, umschlingt die Haube etwa 11/2 mal und greift mit ihren freien Enden unter die Nase 3.
Die in Fig. 1 und 2 dargestellte Haube wird nun in der Maschine nach Fig. 3 hergestellt, u. zw. im wesentlichen zwischen drei Formteilen, nämlich einem äusseren Formteil 7, einem inneren Formteil 8 und einem unteren Formteil 9. Der äussere Formteil 7 kann zusammen mit einem Füllbehälter 10 mit Hilfe einer Stange 11 auf und nieder bewegt werden, die von einem pneumatisch betätigten Kolben im Zylinder 12 bewegt wird. Die mit dem Zylinder 10 bewegte Aussenform 7 ist im Maschinengestell mit Hilfe von Rollen 13 geführt. In dem Füllbehälter 10 befindet sich eine konische Haube 14. Oberhalb des Füllbehälter 10 ist eine Leitung 15 vorgesehen, die dazu bestimmt ist, das Material in den Füllbehälter 10 zu leiten.
Das untere Ende des Füllbehälter kann durch eine Schneidevorrichtung 16 abgeschlossen werden, die in Fig. 4 in Draufsicht gezeichnet ist. Das Innere des Füllbehälter 10 ist zweckmässig mit Polytetrafluoräthylen bekleidet.
Die innere Formhälfte 8 wird durch eine Stange 17 getragen, die mit Hilfe eines in einem Zylinder 18 gelagerten pneumatischen Kolbens auf-und abbewegt werden kann. Unter der Form 18 ist ein Vibrator 19 befestigt. Oben ist die Form 8 mit einem Rand versehen, mit welchem sie in den Konus 14 hineinpasst. Der Formteil 9 für die Unterseite der Form hat Z-förmigen Querschnitt und ruht auf Rädern 20, die auf Schienen 21 laufen.
Fig. 4 zeigt die Abschneidevorrichtung, die der Irisblende einer Kamera im Prinzip entspricht und den Materialfluss aus dem Füllbehälter 10 abschneidet sowie die in der Form befindliche Warmhaube von dem Füllbehälter trennt. Sie besteht aus einem äusseren Ring 22 und einem inneren Ring 23, der aus einer Anzahl von Segmenten besteht. Jedes Segment ist um einen Bolzen 24 schwenkbar im Ring 22 gelagert. Die Abschneidebewegung wird durch eine pneumatische Vorrichtung bewirkt, welche den Ring 22 durch einen Arm 26 und einen Hebel 27 hin- und herbewegt und dadurch die Segmente des Ringes 23 öffnet oder schliesst.
Fig. 5 zeigt die Aufeinanderfolge der Arbeitsgänge bei der Herstellung der Warmhaube. Mit 28 ist' ein Trockenofen bezeichnet. Die getrockneten Warmhauben werden von dem Ende 29 des Ofens auf den rollenden unteren Formteilen wegtransportiert. Die nächste Operation findet bei 30 statt, wo die Warmhaube von dem unteren Formteil abgenommen wird, der gereinigt und mit einem dünnen Überzug von Gips überzogen werden kann. Die Entfernung der Warmhaube wird dadurch erleichtert, dass die untere Form mit Hilfe eines Handgriffes 33 geöffnet werden kann. Der leere untere Formteil rollt dann unter die Maschine bei 31, wo eine neue Warmhaube geformt wird, die von hier aber die Station 33 in den Trockenofen 28 einrollt.
Die Formung der Warmhaube vollzieht sich in folgender Weise : Von einem oben befindlichen nicht gezeigten Vorratsbehälter fällt das Material durch die Leitung 15 in den Füllbehälter 10, der zusammen mit dem äusseren Formteil 7 sich in der oberen Stellung befindet. Hiebei ist die Abschneidevorrichtung 16 geschlossen und liegt gegen den Kegel 14 an. Zur gleichen Zeit wird der untere Formteil 9 über dem
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inneren Formteil 8 zentriert, der sich in der unteren Stellung befindet. Dann wird der innere Formteil 8 gehoben und der Füllbehälter 10 mit dem Aussenbehälter 7 gesenkt. Der innere Formteil 8 geht so lange nach oben, bis sein oberer Rand den unteren Rand des Konus 14 erreicht hat, so dass die beiden Teile zusammenstossen. Am Ende der Abwärtsbewegung liegt der äussere Formteil 7 auf dem unteren Formteil 9 auf.
Der untere Formteil ist dadurch in der richtigen Lage gehalten, dass er durch den inneren Formteil 8 geführt ist, während der letztere durch den im Fullbehälter 10 befindlichen Konus 14 zentriert ist.
Jetzt wird die Abschneidevorrichtung 16 geöffnet und das Material fällt aus dem Füllbehälter in den zwischen den Formteilen 7, 8 und 9 gebildeten Hohlraum. Dann wird der Vibrator so lange in Tätigkeit gesetzt, als es für die richtige Massenbildung erforderlich ist. Hierauf wird die Abschneidevorrichtung geschlossen, der Füllbehälter 10 mit der Aussenform 7 gehoben und der innere Formteil 8 gesenkt, so dass die fertig geformte Warmhaube auf dem unteren Formteil 9 ruht, der sie, auf den Schienen 21 rollend, direkt zum Trockenofen führt. Das Spiel vollzieht sich immer von neuem, u. zw. dauert ein Arbeitsspiel ungefähr 20 sec. Die unteren Formteile bewegen sich auf einem geschlossenen Schienenstrang, der durch Öfen geht.
Der Trockenofen kann eine Kapazität von ungefähr 75 Warmhauben pro Stunde aufweisen, worauf die Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine eingestellt wird. Es werden also ungefähr 25 mit Rolleinrichtung versehene untere Formteile benötigt.
Die Entfernung der Warmhauben von dem unteren Formteil nach der Trocknung kann auch automatisch, z. B. mit Hilfe eines Armes mit Greifern, erfolgen, welche die Warmhaube von dem unteren Formteil abheben und auf eine Transportvorrichtung bringen. Auf diese Weise arbeitet die Maschine vollständig automatisch. Wenn eine grössere Kapazität erwünscht ist, kann die Anlage mit mehreren Einrichtungen gemäss Fig. 3 versehen sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Warmhaube für Kokillen zur Herstellung von Blöcken aus beruhigtem Stahl, bestehend aus einem einheitlichen, künstlich getrockneten Formkörper aus kornförmigem, feuerfestem Material, vorzugsweise Sand, das mit Natrium-und/oder Kaliumwasserglas chemisch gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das feuerfeste Material eine mittlere Korngrösse von 0, 4 bis 2 mm aufweist und sein grösstes Korn
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