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Einsatz für die Auskleidung des oberen Teiles einer
Kokilleninnenwand
Die Erfindung betrifft einen Einsatz für die Auskleidung des oberen Teiles einer Kokilleninnenwand, welcher Einsatz aus mehreren Teilen besteht, die über ihre in Längsrichtung schräg verlaufenden Schmalseiten miteinander in Berührung stehen und gegeneinander verschiebbar sind, wobei mindestens einer dieser Teile abgewinkelt ist.
Auskleidungsvorrichtungen dieser Art bestehen im allgemeinen aus mehreren langgestreckten flä- chigen Teilen, die in Längsrichtung gegeneinander und in Berührung mit den geneigten Seitenflächen verschiebbar sind, wobei mindestens ein solches Bauelement keilförmig ausgebildet ist.
Der Einsatz gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Teile des Einsatzes aus mehreren Lagen Wellpappe mit längslaufenden Rillen bestehen, wobei die sich berührenden Schmalseiten dieser Teile mittels der beim Durchschneiden der Wellpappenteile ergebenden Kanten und Vertiefungen ineinandergreifen. Dank der natürlichen Durchdringung der Schmalseiten der Teile des Einsatzes erübrigen sich besondere Anordnungen zur Stützung bzw. Führung für diese Flächen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand an Hand von Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt :
Die Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kokille mit eingesetztem Rahmen, Fig. 2 einen Horizontalschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1, aber in einem grösseren Massstab ;
Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine Kokille gemäss Fig. 1 mit einer andern Ausführungsform des Einsatzes, Fig. 5 eine Draufsicht auf die Kokille gemäss Fig. 4, Fig. 6 ein Längsschnitt entlang der Linie 6-6 gemäss Fig. 4, Fig. 7 ein Teillängsschnitt entlang der Linie 7-7 gemäss Fig. 5, jedoch in einem grösseren Massstab, Fig. 8 zeigt einen wesentlich vergrösserten Teilschnitt durch den unteren Teil des Einsatzes, Fig. 9 einen Teilquerschnitt entlang der Linie 9-9 gemäss der Fig. 8, Fig. 10 ist ein weiterer Längsschnitt durch eine Kokille im Sinne einer Variante gemäss Fig. 1, bei der der Schutzrahmen auf die Kokille aufgesetzt ist, Fig. 11 eine Draufsicht gemäss Fig. 10 und Fig. 12 ein Längsschnitt durch die Kokille gemäss Fig. 10 entlang der Linie 12-12.
Gemäss dem in den Fig. 1-3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der erfindungsgemässe Kokilleneinsatz, der an die Innenwand a einer Kokille Al gedrückt wird, aus vier gleichen, winkelig gebogegenen Wandelementen 1 und aus vier keilförmigen Verbindungsgliedern 2, welche zwischen je zwei Wandelementen 1 eingeschoben sind.
Die Wandelemente 1 und die Verbindungsglieder 2 liegen mit ihren Schmalseiten 3,4 aneinander, welche ihrerseits schräg verlaufen, so dass die beiden Schmalseiten der Verbindungselemente 2 sowie die benachbarten Schmalseiten 3 zweier Wandelemente 1 nach unten konvergieren.
Die keilförmigen Glieder 2 sind zweckmässig länger ausgebildet als die Wandelemente 1.
Da die Elemente 1 und 2 des Einsatzes aus mehrschichtiger Wellpappe od. dgl. bestehen (beispielsweise mit einseitiger oder zweiseitiger Wellung. siehe la und 2a in Fig. 3) erhält man leicht eine besonders feste Verbindung zwischen den Wandelementen 1 und den Keilen 2 an den Berührungsstellen mm und nn (Fig. 1), weil die Stirnkanten 8,9 der Teile 10, 11 (Fig. 3) innig ineinandergreifen.
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Besonders geeignet ist gewellter Karton, bei dem von den Wellenlagen 12,13 Kanalnetze 14, 15 gebildet sind, die nach dem Einsetzen des Rahmens in die Kokille parallel zur vertikalen Kokillenachse verlaufen. Wie Versuche ergeben haben, werden durch diese Nuten und vorspringenden Kanten, die an den Schnittflächen mehrschichtiger Wellpappen immer entstehen, die aneinandergrenzenden Elemente durch das natürliche Ineinandergreifen ausgezeichnet geführt und festgehalten. Es versteht sich von selbst, dass die Verbindungsglieder in der Ebene versetzt zu den Wandelementen 1 eingeschoben werden (Fig. 3).
Natürlich können die einzelnen Elemente mehr oder weniger feuerfest imprägniert sein, z. B. mit Wasser- glas, welches zum Verkleben der verschiedenen Schichten der Wellpappe miteinander dient.
Um die Vorrichtung nach dem Einsetzen in die Kokille zusammenzuhalten, ist in den Aussenflächen der Wandelemente 1 mindestens eine transversale Nut 5 und in den Verbindungsgliedern 2 mindestens eine verhältnismässig breite Nut 6 vorgesehen. In den Nuten 5 und 6 liegt eine reifenartige zweckmässig ela- stische Halterung 7 aus weichem Eisen oder auch aus natürlichem oder synthetischem Gummi, Kunststoff, Zwirn u. dgl.
Die Verwendungsweise des erfindungsgemässen Kokilleneinsatzes ist folgende : Der Auskleidungsrahmen wird ausserhalb der Kokille aus den Elementen 1 und 2 zusammengesetzt und mittels einer oder mehrerer Halterungen 7 zusammengehalten und in der gewünschten Höhe in die Kokille Al eingeführt, wobei man denselben durch festes Eindrücken der Keile 2 fixiert. Durch das Eindrücken der Keile 2 werden die Elemente 1 auseinandergedrückt, so dass sich die Auskleidung an die Innenwand der Kokille anlegt. Der Druck der Auskleidung auf die Kokillenwand reicht aus, das Ablösen des Rahmens von der Wand während des Giessens zu verhindern.
Das Hineindrücken der Keile 2 wird durch die Halterung 7 nicht behindert, weil die Keile zufolge der verhältnismässig grossen Nut 6 genügend Spielraum haben und die Halterung 7 dem auf die Ausweitung des Einsatzes abzielenden Druck nachgibt, sofern sie aus elastischem Material besteht, oder bricht, wenn das Material nicht dehnbar genug ist.
Bei fallendem Guss wird die Auskleidung vor dem Giessen in die Kokille eingesetzt, bei steigendem Guss kann sie auch erst während des Giessens eingesetzt werden. Die Auskleidung kann je nach der Aufgabestellung beispielsweise wärmeisolierend, exothermisch, reinigend, oxydierend usw. wirken. Insbesondere soll die Auskleidung den Blockkopf flüssig halten, um die Ausbildung von Hohlräumen am Kopfende während des Erstarrens des Gussblockes zu verhindern.
Es ist klar, dass die Kanäle 14,15 der Wellpappenauskleidung als natürliche Aufnahmeräume für die Substanzen dienen können, die die gewünschten Reaktionen hervorrufen sollen.
Gegebenenfalls besteht der Schutzeinsatz nur aus einem Wandelement, welches verhältnismässig nachgiebig ist und zwischen seinen beiden Schmalseiten eine Rille freilässt, in welche das an beiden Sei-
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dargestellt ist.
Gemäss der Ausführungsform, die in den Fig. 4 - 9 dargestellt ist, besteht der Einsatz für die Kokille A4 aus zwei gleichen Wandelementen 1d mit U-förmigem Querschnitt und zwei keilförmigen Verbindungsgliedern 2d, die an der Schmalseite des Einsatzes bzw. der Kokille zwischen die beiden Wandelemente geschoben sind.
Die Seitenflächen 3d und 4d der Elemente 1 und 2d (Fig. 9) verlaufen leicht schräg, so dass sie nach oben schwach konvergieren. Die Wandelemente 1 besitzen an ihrer unteren Seite zweckmässig eine Abschrägung 16. Diese Abschrägung 16 kann bei Wellpappematerial dadurch leicht erzeugt werden, dass die ebenen Pappbahnen 10 und 11 entsprechend zusammengedrückt werden (Fig. 8). Die Halteglieder 2c haben hingegen keine Abschrägung. Sie sind derart bemessen, dass in der Kokille die untere Kante 17 gegenüber der Kante 18 um die Strecke s vorspringt.
Die zur Einleitung einer Reaktion erforderlichen Stoffe können zweckmässig in einer Umhüllung, z. B. in einem oder mehreren Säckchen 19 am oberen Rand der Wandelemente so angeordnet werden, dass sie im gewünschten Zeitpunkt mit der Schmelze in Berührung kommen. Diese Umhüllung kann beispielsweise auch ein eingerollter Papierstreifen sein (Fig. 7), der das pulverförmige Material, z. B. eine exotherm reagierende Mischung oder reinigend bzw. oxydierend wirkende Stoffe umschliesst. Dieser Streifen wird an beiden Enden zusammengedrückt und bildet eine Art Futteral 19, welches beispielsweise mittels eines Klebstreifens verschlossen wird. Das Ende 21 des eingerollten Streifens 19 wird auf der oberen Fläche 22 eines Wandelementes 1d durch Ankleben oder mittels Klammern 23 befestigt.
Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Umhüllung 19 im Anschluss an die Halterung 21 nach unten gekrümmt oder abgewinkelt ist. Dann kann das Säckchen 19 unter der Wirkung des Auftriebes des Metallbades nach oben nachgeben.
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Ausserdem empfiehlt es sich, Klammern 25 aus Stahldraht od. dgl. (Fig. 7) so anzuordnen, dass sie über die Wand der Kokille A4 und die Wandelemente 1d greifen und die letzteren elastisch gegen die Innenfläche a der Kokille drücken. Ferner werden Stangen 26 od. dgl. (Fig. 4-6) mittels Draht od. dgl. mit den Wandelementen 1d verbunden. Durch Regulierung dieser kann der Einsatz auf eine bestimmte Höhe mit Bezug auf den Kokillenrand eingestellt werden. Die oberen Ränder 22 der Wandelemente 1d können sich entweder in einiger Entfernung c unterhalb des Kokillenrandes b oder damit etwa auf gleicher Höhe befinden (Fig. 7), je nach der Lage des Metallspiegels HH am Ende des Giessens, der sich wenig unterhalb des oberen Randes 22 der Wandelemente ld befinden soll.
Beim Einsetzen des Rahmens werden die Wandelemente 1d provisorisch auf gewünschter Höhe gehalten, dann schiebt man von unten die Verbindungsglieder 2d zwischen die Seitenflächen der Wandelemente 1d, um die Auskleidung gegen die Kokillenwand zu drücken. Die Haftung wird dadurch verstärkt, indem man die Klemmen 25, die über die Wand der Kokille greifen, zusammendrückt. Nun kann man die Stangen 26 und die Drähte 27 abnehmen ; die Säckchen 19 hängen im Inneren der Auskleidung (Fig. 4-6).
Das feste Haften des Einsatzes an der Wand der Kokille kann noch durch eine klebende Schicht 28 (Fig. 4,5, 7), z. B. Natriumsilikat, verstärkt werden. Zu diesem Zweck werden die Aussenflächen der Wandelemente ld mit Wasserglas bestrichen, wenn nicht ohnehin schon beim Feuerfestmachen des Einsatzes durch Tauchen in Wasserglas eine solche Schicht erzeugt wurde.
Beim Giessen gelangt der Metallspiegel zunächst an die untere Fläche 17 jedes Verbindungsgliedes 2d. Der Auftrieb, welcher nun von diesem Augenblick an auf die Verbindungsglieder 2d einwirkt, erhöht den Druck, mit welchem der Einsatz an die Innenfläche der Kokille gepresst wird. Diese Wirkung wird verstärkt, wenn das Metallbad die Abschrägungen 16 der Wandelemente ld erreicht (Fig. 7).
Bei einer Niveauhöhe H-H übt das gegossene Metall auf die ganze Auskleidung einen Auftrieb aus.
Die Erfahrung hat jedoch gezeigt, dass die vorgesehenen Mittel (Keilwirkung der Verbindungsglieder, Druckklammern 25, deren Klemmwirkung ausgezeichnet ist, weil die Elemente elastisch deformierbar sind, Abschrägung 16, eventueller Klebstoff 28 zwischen den Hauptteilen 1d und der Kokille) genügen, um diesen Auftrieb zu kompensieren, so dass die Auskleidung sich nicht verschieben kann.
Während des Hochsteigens des flüssigen Metalls trifft dieses auf die Säckchen 19 und da diese ver-
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dargestellte Lage ein. Jedes Säckchen 19 taucht jedoch mit seiner unteren Seite 24 leicht in das Bad ein.
Unter Einwirkung des Bades wird die Wand 24 bald zerstört und das im Säckchen eingeschlossene Pulver 20 od. dgl. verbreitet sich über dem Schmelzspiegel, um dort seine vorgesehene Reaktion auszulösen, also z. B. durch Aufheizung die Lunkerbildung zu verhindern.
Bei einer Auskleidung aus Wellpappe wird die Abschrägung von der aufsteigenden Metallschmelze gegen die Kokillenwand gedrückt und verkohlt bzw. verschlackt. Die Schlacke schwimmt auf dem flüs- i sigen Metall l als dünne Schicht zusammen mit der Badschlacke und den Reaktionsprodukten der aus den
Säckchen stammenden Zusätze. Es resultiert ein lunkerfreie Blockkopf, der nach dem Erkalten eine Form entsprechend den Linien m, n, o, p, q und r gemäss Fig. 7 besitzt.
Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 10-12) ist eine Auskleidung B vorgesehen, die in einem Abstand x vom Rand b der Kokille A4 die Kokilleninnenfläche abdeckt und die Kokille um das Mass y überragt. Diese Auskleidung B ist oberhalb der Kokille von einem Verstärkungsreifen C umschlos- sen.
Die Auskleidung B besteht aus zwei gleichen Wandelementen le und 1f, die in der Draufsicht U-Form haben, so dass jedes von ihnen nicht nur die breite Innenwand, sondern durch seine Flügel auch einen
Teil der schmalen Kokilleninnenwand abdeckt. Diese Wandelemente sind durch die Seitenabschnitte 3e i und 4f ihrer Flügel (Fig. 12) verbunden. Diese Abschnitte sind bezüglich der Symmetrieebene X-X abge- schrägt und entlang der schrägen Linie u, v (Fig. 12), die in der Draufsicht in ul vi und U2 V2 in Fig. 11 wiederkehr, verbunden.
Ausserdem greifen diese schrägen Abschnitte 3e und 4f in natürlicher Art ineinander und ermöglichen eine gute gegenseitige Führung der beiden Teile der Auskleidung, denn die Auskleidung B entsteht durch Übereinanderlegen von mehreren Schichten aus Wellpappe oder einem andern Stoff. Sie besitzt eine
Aussenschicht e4 aus ein bis zwei Lagen dieser Pappe mit der Höhe y und eine zweite Schicht e5 von der
Höhe (x + y) und schliesslich zwei Innenschichten e6 und e7, die an der Innenwand der Schicht e5 anliegen und an den Rändern 40 abschliessen. Die Auskleidung B besitzt also am unteren Teil eine nach innen zu- rückspringende Stufe 42, so dass sie in den oberen Teil der Kokille eingesetzt werden kann und auf dem
Rand b der Kokille ruht.
An der Innenfläche der Auskleidung B wird durch die Lagen e6 und e7 eine Aus- nehmung 43 gebildet, die mit einem auf die Schmelze einwirkenden Stoff ausgefüllt werden kann, z. B. mit einer reinigend wirkenden Substanz und/oder einer exotherm reagierenden Mischung.
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Die Auskleidung B ist für Kokillen verschiedener Grösse verwendbar. Sie kann leicht an die genauen Ausmasse einer gegebenen Kokille durch relatives Verschieben in vertikaler Richtung angepasst werden, wobei die schrägen Ränder 3e und 4f gegeneinander versetzt werden.
Die zusammengesetzte Vorrichtung B, C weist zahlreiche Vorteile auf :
Der aus Pappe od. dgl. bestehende Kokilleneinsatz gemäss der Erfindung ist dünnwandiger im Vergleich zu den üblichen Kokilleneinsätzen aus hitzebeständigen Stoffen. Auch die Herstellungskosten sind geringer als für gemauerte Auskleidungen.
Die Höhe der Stufe 42 bestimmt die Lage des Einsatzes im Hinblick auf die Kokille A4. Es ist klar, dass diese Stufe verschieden hoch gewählt werden kann, wobei die Verschiebungsmöglichkeiten von der Stufenhöhe x abhängig sind. Die Stufe 42 kann auch weggelassen werden, um die Verlagerungsmöglichkeiten innerhalb der Umreifung C zu erhöhen. Da die Auskleidung'B durch die Umreifung festgehalten wird, kann sie verhältnismässig dünn sein. Insbesondere braucht auch der sich im Inneren der Kokille befindliche Teil des Einsatzes nur einige mm (z. B. 5-10 mm) stark zu sein, so dass der Auftrieb, welcher auf diese Auskleidung wirkt, sehr klein ist und leicht durch die Umreifung kompensiert werden kann, vorausgesetzt, daB letztere gut gegen die Auskleidung gepresst ist.
Zufolge der Stufe 42 entsteht eine sehr gute Verbindung zwischen dem Einsatz und der Kokille, zumal durch die Abschrägungen 4f und 3e die Auskleidung 6 der Kokillenwand stramm angepasst werden kann. Auf diese Weise wird ein Eindringen der Metallschmelze zwischen Auskleidung und Kokillenwand und damit die Gefahr, dass die Umreifung C benetzt und auf diese Weise beschädigt werden könnte, verhindert. Es braucht daher nach jedem Giessen nur die Auskleidung B ersetzt zu werden.
Durch das Auskleiden des oberen Abschnittes der Kokille werden Schwierigkeiten beim Ausbringen des Blockes aus der Kokille vermieden ; ausserdem wird auch das Entstehen von Härterissen auf der Blockoberfläche unterbunden.
Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, dass der Kokilleneinsatz gemäss der Erfindung ein geringes Gewicht besitzt. Für grosse Kokillen, insbesondere für Blockgewichte von 12 t und darüber wiegt ein Einsatz gemäss der Erfindung 20 - 30 kg, so dass er ohne weiteres mit der Hand gehoben werden kann.
PATENTANSPRÜCHE : l. Einsatz für die Auskleidung des oberen Teiles einer Kokilleninnenwand, welcher Einsatz aus mehreren Teilen besteht, die über ihre in Längsrichtung schräg verlaufenden Schmalseiten miteinander in Berührung stehen und gegeneinander verschiebbar sind, wobei mindestens einer dieser Teile abgewinkelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile (1, 2) des Einsatzes aus mehreren Lagen Wellpappe mit längslaufenden Rillen bestehen, wobei die sich berührenden Schmalseiten dieser Teile mittels der beim Durchschneiden der Wellpappenteile sich ergebenden Kanten und Vertiefungen ineinandergreifen.