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Verfahren zum ununterbrochenen vertikalen Giessen von
Metallhohlkörpern und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
Es ist bereits eine Anzahl von Vorrichtungen zum kontinuierlichen, vertikalen Giessen von Metallhohlkörpern bekannt.
Früher wurden Güsse in einer rotierenden Gussform ohne Verwendung eines inneren Dorns hergestellt ; der Hohlkörper wurde hiebei lediglich durch die Zentrifugalkraft geformt.
Es sind ferner Vorrichtungen mit einem rotierenden inneren Dorn bekannt, der gegebenenfalls eine.
Hin- und Herbewegung ausführte, wodurch im Verlauf der Herstellung eines Gussstückes die Innenseite desselben geformt wurde.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die der letztgenannten Type angehören.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren werden die Nachteile beseitigt, die sich früher insbesondere aus der Blockierung des Dorns im Gussstück oder aus den Unregelmässigkeiten im Formen der Innenseite des Gussstückes ergaben.
Die Erfindung hat ein neues Verfahren zum Gegenstand, das das kontinuierliche vertikale Giessen von Metallhohlkörpern ermöglicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das flüssige Metall in eine rotierende Form gegossen wird, in deren Innerem sich ein rotierender Dorn befindet, der nach unten zu konisch verläuft, und dessen Achse gegenüber der Achse der rotierenden Form schwach exzentrisch verstellt ist. Der flüssige Metallstrahl trifft an einer Stelle auf den bereits vorhandenen Gusskörper auf, die in einer derartigen Entfernung von dem dem Dorn am nächsten gelegenen Punkt der Gussform liegt, die mit einem dem Winkel et = ungefähr 30 - 1200 entsprechenden Kreisbogen übereinstimmt, u. zw. in entgegengesetztem Sinne in bezug auf die Rotationsrichtung des Dorns und der Gussform betrachtet.
Bei der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung ist es vorteilhaft, den konischen Dorn derart auszubilden, dass er durch eine innere Wasserzirkulation gekühlt werden kann. Auch die Kokille wird in ähnlicher Weise gekühlt.
Bei einer besonderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung liegt der rotierende Dorn auf zwei Lagern, die im Inneren eines Rohres gehalten werden, das exzentrisch in einem zweiten Rohr angeordnet ist. Diese beiden Rohre können unabhängig voneinander verstellt werden, so zwar, dass gleichzeitig der Abstand zwischen Achse des Doms und Achse der Gussform sowie die Richtungdieserexzentri- schen Verstellung geändert werden können.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird im folgenden ohne andere Möglichkeiten auszuschlie- ssen eine Ausführungsform an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung aus der die wesentlichen Merkmale des erfindungsgemässen Verfahrens zu ersehen sind. Fig. 2 stellt einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens dar, Fig. 3 ist ein Schnitt nach EI-Ill von Fig. 2.
Nach Fig. 1, die einen Schnitt durch die Vorrichtung nur wenig oberhalb der Zuflussrinne für das flüssige Metall zeigt, ist die Gussform 1, in Richtung des Pfeiles F um ihre Achse 0 und der Dorn 2 um seine Achse 01 in Richtung des Pfeiles F drehbar.
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Zum besseren Verständnis ist in Fig. 1 eine starke exzentrische Verstellung der Achsen 0, 0'der Gussform bzw. des Dorns dargestellt, die wie im folgenden gezeigt wird, in der Praxis weitaus geringer ist.
Der Punkt I ist die Stelle, an der das flüssige Metall auf den bereits vorhandenen Gusskörper 3 auftrifft ; der Winkel a beträgt 30 - 1200.
Der Vorteil, den das Verfahren gemäss der Erfindung darstellt, besteht darin, dass durch die exzentrische Verstellung des Doms gegenüber der Gussform die Gefahr beseitigt wird, dass sich der Dorn im Guss verkeilt. Ausserdem erhält der innere Teil des Gusskörpers eine zufriedenstellende Oberfläche, u. zw. dadurch, dass er beim Durchlauf an der mit A, At bezeichneten Stelle, bei welchem sich der Gusskörper in noch flüssigem oder breiartigem Zustand befindet, zwischen den zwei nahezu parallelen, sich in derselben Richtung bewegenden Wänden geformt wird.
In Fig. 2 ist die Gussform dargestellt, die sich um ihre Achse 0 dreht und so ausgebildet ist, dass sie mit Hilfe einer Flüssigkeit, die durch die Rohrleitung 4 fliesst und durch entsprechende Löcher auf die Gussform gespritzt wird, gekühlt werden kann.
Die Vorrichtung, die die Gussform zum Rotieren bringen, sind der Einfachheit halber in der Zeichnung nicht dargestellt.
Fig. 2 zeigt gleichfalls den Dorn 2, der sich um seine Achse 0'dreht und dessen unterer Teil 5 gemäss der Erfindung nach unten etwas konisch verläuft. Der Dorn 2 wird durch Zufuhr von Wasser, das das Rohr 6 mit erheblicher Geschwindigkeit passiert und bei 7 austritt, wie dies in der Zeichnung durch die Richtung der Pfeile gekennzeichnet ist, gekühlt. Der Dorn 2 wird von zwei Lagern 8, 8'gehalten, die selbst in einem Rohr 9 (Fig. 2) angeordnet sind, das mit Hilfe eines Zahnsegmentes 11, in das eine Triebschnecke 12 eingreift, im Inneren eines Rohres 10 verdreht werden kann. Das Rohr 10 kann wieder im Verhältnis zum Träger 13 der Vorrichtung verdreht werden, u. zw. gleichfalls durch ein Zahnsegment 14, in das eine Triebschnecke 15 eingreift.
Die Tatsache, dass die exzentrische Verstellung des Dorns 2 gegenüber dem Rohr 9 gleich ist der exzentrischen Verstellung des Rohres 9 gegenüber dem Rohr 10, ermöglicht es, die Exzentrizität des Dorns 2 gegenüber dem Rohr 10 durch Betätigung der Triebschnecke 12 von Null bis zu einem Höchstwert zu ver- ändern.
Da das Rohr 10 derart um eine Achse drehbar angeordnet ist, dass sich diese mit der Achse der Gussform 1 deckt, kann die exzentrische Verstellung des Dorns 2 gegenüber der Gussform 1 durch Betätigung des mit der Triebschnecke 15 verbundenen Handrades 16 variiert werden.
Es ist somit möglich, bei der erfindungsgemässen Vorrichtung die Stellung des Dorns gegenüber der Gussform in einfacher Weise zu regeln.
Das Rotieren des Dorns erfolgt, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mit Hilfe eines Motors 17, der auf einem Gehäuse 18 befestigt ist, das mit dem oberen Teil des Dorns 2 mittels zweier Lager 19 verbunden und durch bekannte Einrichtungen am Drehen gehindert ist. Der Motor 17 greift mittels eines kleinen Zahnrades 20 in eine am oberen Teil des Dorns 2 befestigte Zahnscheibe 21 ein.
Im nachfolgenden soll an Hand von Beispielen für das Regeln der vorerwähnten Vorrichtung die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung erläutert werden.
Bei eigenen Versuchen wurde eine Vorrichtung verwendet, die mit einer Kokille aus Kupfer von 195 mm innerem Durchmesser und 450 mm Höhe sowie einem Dorn mit 120 mm Durchmesser und einer ungefähren Länge wie die Giessform ausgestattet war. Die Kokille wies eine Verjüngung auf, d. h. eine Verengung nach unten im Ausmass von 1 % des Durchmessers. Unter diesen Umständen konnte man eine Regel ableiten, wonach bei einem gegebenen Stahl das Produkt aus Gewinnungsgeschwindigkeit und Gesamtkonizität des unteren Endes des Dorns im wesentlichen unverändert bleiben muss, um den Erfolg des Verfahrens zu gewährleisten ; dieses Produkt soll im allgemeinen zwischen 6 und 10 liegen.
So erzielt man bei einem mittelharten Stahl gute Resultate bei einem Wert dieses Produktes von etwa acht. Es wurde festgestellt, dass zufriedenstellende Resultate mit einer Gewinnungsgeschwindigkeit von 1 m pro min und einer Gesamtkonizität des Dorns von 8 "100 erzielt werden. Mit einem rostfreien Stahl der Type 18/8 mit 3 % Molybdän wurden ebenfalls unter Anwendung der gleichen Regel hinsichtlich der Unveränderlichkeit zufriedenstellende Resultate erzielt.
Die Grössenordnung der durch den Abstand 0, 0' in Fig. 1 dargestellten exzentrischen Verstellung liegt meistens zwischen etwa 0,4 und 1, 25 mm, vorzugsweise etwa 0,5 mm.
Die Gewinnungsgeschwindigkeit des Gusskörpers variiert zwischen 50 cm und 2 m pro min, während die Drehzahl der Gussform im allgemeinen zwischen 60 und 200 Umdr/min beträgt.
Wie oben ausgeführt, beträgt der Winkel os zwischen der Eintrittstelle des Metallstrahles I und dem Punkt A der Gussform, der dem Dorn am nächsten liegt, gemäss der Erfindung im allgemeinen 30-120 , vorzugsweise ungefähr 900.
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Beispielsweise wird erfindungsgemäss ein Gusskörper aus halbhartem Stahl in ununterbrochenem Guss mit einem äusseren Durchmesser von 19C mm und einem inneren Durchmesser von 120 mm bei einer Gewinnungsgeschwindigkeit von 1 m pro min hergestellt, indem man die Vorrichtung so einstellt, dass der Winkel a ungefähr 900, die exzentrische Verstellung der Achsen 0, O'0, 4 mm, die Drehgeschwindigkeit des Dorns 150 Umdr/min und die Gesamtkonizität des Dorns 8 % o beträgt.
Durch die beschriebene Ausführungsform des Verfahrens sollen keineswegs alle Möglichkeiten erschöpft sein ; vielmehr können beliebige Änderungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum kontinuierlichen vertikalen Giessen von Metallhohlkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Metall in eine rotierende Form gegossen wird, in deren Innerem sich ein schwach konischer, in gleicher Richtung rotierender Dorn befindet, dessen Rotationsachse gegenüber der Rotationsachse der Gussform exzentrisch verstellt ist, wobei der flüssige Metallstrahl an einer Stelle auf den bereits vorhandenen Gusskörper auftrifft, die in einer derartigen Entfernung von dem dem Dorn am nächsten gelegenen Punkt der Gussform liegt, die mit einem dem Winkel Ci. = ungefähr 30-120 , vorzugsweise ungefähr 90 , entsprechenden Kreisbogen übereinstimmt, u. zw. in entgegengesetztem Sinn'in bezug auf die Rotationsrichtung des Doms und der Gussform betrachtet.