Steigereinsatz für Metallguss Die Erfindung betrifft Steigereinsätze für Metall- guss, die sich insbesondere für den Formguss eignen und einen dem jeweiligen Verwendungszweck ange- passten Aufbau mit genügender Formbeständigkeit solcher Einsatzkörper vereinen.
Es ist bekannt, beim Giessen von Metallen, ins besondere von Eisen und Stahl, zur Einsparung des flüssigen Materials und zur Vermeidung von Lunkern den Steiger mit einem wärmeabgebenden oder isolie renden Material zu umhüllen. Dadurch bleibt der Steiger länger warm, saugt gleichmässig nach und das Gussstück erstarrt dicht und unter dem Druck des noch flüssigen Steigers.
Ausser dieser Umhüllung ist auch noch eine andere Methode bekannt, bei welcher der Steiger nur auf der Oberfläche mit wärmeab gebendem oder isolierendem Material abgedecktwird. Dieses Verfahren, bei dem nur die Oberfläche des Steigers behandelt wird, ist aber bei weitem nicht so wirksam wie die seitliche Umhüllung des Steigers mit wärmeabgebendem oder isolierendem Material, wo bei der Steiger gegebenenfalls noch an der Oberfläche zusätzlich abgedeckt werden kann.
Das Arbeiten mit einer Umhüllung erweist sich aber als sehr umständ lich und teuer, da jede Hülle separat hergestellt, ge stampft und getrocknet und in die Sandform einge setzt werden muss. Des weiteren ergeben sich noch die folgenden Nachteile: <B>1.</B> Wenn die Umhüllung aus exotherm reagieren dem Material erzeugt wird, muss die Wandstärke so hoch gehalten werden, dass die Hülle genügend Festigkeit hat.
Daher braucht man viel grössere Men- - ge n an wärmeabgebenden Mitteln als thermisch nötig wäre. 2. Dieselbe Situation besteht beim Wärmeisola- tionsmaterial. Bekanntlich ist<B>jedes</B> isolierende Mate rial porös.
Infolgedessen ist die Festigkeit im allge meinen sehr gering und daher muss die Hülle aus dem isolierenden Material genügend starkWandig ausge führt werden, um eine entsprechende Bruchsicherheit der Einsatzkörper zu erzielen. Weiters muss das Iso lationsmaterial ebenso wie das exotheirrn reagierende, Material gestampft werden, Dadurch wird die Gas durchlässigkeit sehr vermindert, wodurch das Abzie hen der Reaktionsgase des exotherrn reagierenden Mittels beeinträchtigt und die Wärmeisolationsfähig- keit des wärmedämmenden Mittels herabgesetzt wird.
Übrigens sind die Giessereien in der Regel gar nicht auf die Erzeugung solcher Hüllen eingerichtet, die wegen der niedrigen Entzündungstemperatur des .exothcrm reagierenden Materials unbedingteine be sonders sorgfältige Temperaturübezwachung des Trockenvorganges erfordert.
Es ist auch bekannt, die Steigerumhüllungen als vorgefertigte Körper zu erzeugen und sodann an die Gebrauchsstelle zu liefern,<B>jedoch</B> ist dieser Vorgang sehr kompliziert, da<B>jede</B> Hülle separat verpackt wer den muss und viel Platz einnimmt. Es ist dabei gleich- C,ültig, ob die Hüllen aus wärmeabgebendem oder iso lierendern Material bestehen, da sie in jeder Hinsicht, z. B. gegen mechanische Beschädigung, empfM, ich sind, und zwar nicht nur an den Wandungen, sondern insbesondere auch an dien Kanten.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, einen Steigereinsatz <B>für</B> Metallguss, bei dem wärmeabgebendes Material von einer formhaltenden Wandung aus bei Giesstempera tur verbrennbarem Material wenigstens teilweise um geben ist, derart aufzubauen, dass der Einsatzkörper nur an seiner Innenseite und/oder Oberseite mit einer Zone aus exotherm reagierendem Material verschen ist und dass, von dieser Zone abgesondert, mindestens eine andere Zone aus isolierendem bzw. feuerfestem Material ebenfalls innerhalb der Wandung aus bei Giesstemperatur verbrennbarem,
formhaltendem Ma- terial vorhanden ist. Der erfindungsgemässe Einsatz körper, der somit der Hauptsache nach aus einem oder mehreren, die thermischen Verhältnisse des Steigers regulierenden Materialien zusammengesetzt ist, kann zweckmässig die Form einer den Steiger des Gussstückes umgebenden Umhüllung oder von zu einer solchen Umhüllung zusammensetzbaren Form stücken, Platten usw. besitzen.
Durch die Verwendung eines formhaltenden, aber bei Giesstemperatur verbrennbaren Materials für die Wandungen wird u. a. genügende Festigkeit für die Verpackung und den Transport gewährleistet, ohne hiedurch die angestrebte hohe Wirksamkeit des wärineabo,ebenden und/oder wärmehaltenden Mate rials merklich zu verringern.
Bei der einfachsten Ausführungsform ist das exotherm reagierende und isolierende Material zwi schen zwei Wandungen aus dem formsteifen, ver brennbaren Material eingesetzt. Bei der kombinierten Ausführungsweise kann zwischen dem exotherm reagierenden und dem isolierenden Material zusätz_ lich ebenfalls eine Trennwand aus dem sehr leicht verbrennbaren, forinhaltenden Material eingesetzt werden. Wegen der Temperaturbeständigkeit ist es sehr oft zweckmässig, die innere Hülle aus einem feuerfesten Material herzustellen und die äussere aus isolierendem Material. Es ist sehr wichtig, dass der Steiger lange warm bleibt.
Zu d.iesem Zweck kann innen eine Hülle aus feuerfestem Material, darauf als Mittelschicht eine Hülle aus exotherm reagierendem Material und als Aussenschicht eine Hülle aus isolie rendem Material vorgesehen werden. In diesem Falle befindet sich aussen und innen, an den Stirnflächen der Steigereinsätze und gegebenenfalls auch zwischen den verschiedenen Materialien das sehr leicht ver brennbare formhaltende Material. Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, die innere Wandung oder/und diese Trennwände aus dem verbrennbaren Material wegzulassen. Anderseits kann auch zur Er leichterung des Versandes der ganze Boden und ebenso die ganze Decke des Einsatzkörpers aus dem verbrennbaren Material bestehen.
Die Decke und der Boden können in der Mitte auch zum Teil auf,- ge- schnitten, durchbrochen oder durchlocht oder auch ganz weggelassen werden.
<B>C</B> Weitere Einzelheiten des Einsatzes und deren Vorteile 'gehen aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer beispielsweiser Ausführungsformen hervor. In der angeschlossenen Zeichnung zeigen Fig. <B>1</B> einen Steigereinsatz von zylindrischer Form mit einer In nenschicht aus exotherm reagierendem Material und einer Aussenschicht aus isolierendem Material, Fig. 2 gleichfalls einen zylindrischen Steigereinsatz mit durchlochtem Boden, Fig. <B>3</B> und 4 Steigereinsätze mit gegen die obere Stirnfläche zu verstärkter Schicht aus wärmeabgebendem Material,
Fig. <B>5</B> und<B>6</B> Ent- gasungskanäle im Steigereinsatz und Fig. <B>7</B> eine wei tere Ausführungsform eines Einsatzkörpers gemäss der Erfindung. In Fig. <B>1</B> sind zwischen zwei leicht verbrennbaren zylindrischen Hüllen<B>1</B> und<B>3</B> die wärmeregulierenden Materialien eingefüllt. Diese Hüllen bestehen aus Pa pier oder Pappe, Holz, Aluminium, Zink oder der gleichen leicht verbrennbaren Materialien, die als formhaltende Zylinder ausgeführt sind. Die Stirn flächen des Einsatzkörpcrs sind durch Kreisringe, gleichfalls aus Pappe oder dergleichen, abgedeckt.
In dem durch die beiden Zylinder gebildeten Ringraum befinden sich eine äussere Schicht 2 aus isolierendem Matexial und eine innere Schicht<B>6</B> aus exotherm reagierendem Material. Das isolierende Material 2 ist zweckmässig mit einem Bindemittel vermischt, so dass die Masse binnen kurzer Zeit erhärtet. Als wärmeabgebendes Mittel für die Innenschicht<B>6</B> kann beispielsweise ein übliches Lunkermittel auf Thermit- basis oder dergleichen dienen. Zwischen den beiden Schichten 2 und<B>6</B> ist eine dünne Trennwand<B>5</B> aus dem gleichen, leicht verbrennbaren Material wie die Hüllen<B>1</B> und<B>3</B> eingesetzt.
Die Trennwand kann auch we-elassen werden, insbesondere wenn die Festig keit der beiden thermoregulierenden Materialien aus reicht. In der dargestellten Ausführungsform sind der Boden 12 und die Decke 14 durch Ausschnitte a geöffnet, die in beliebiger Gestalt ausgeführt sein können.
Gemäss Fig. 2 sind die Wandungen aus dem leicht verbrennbaren, formhaltenden Material an, ihren dem wärmeabgebenden und wärmehaltenden Material zu gewandten Seiten mit einer Verzahnung versehen, wodurch die mechanische Verbindung mit den ein geschlossenen Materialschichten wesentlich verstärkt wird. An Stelle dieser die Verzahnung aufweisenden Wandungen<B>11</B> und<B>13</B> kann auch eine andere, die Haftung erhöhende Oberflächenausbildung benützt werden. Beispielsweise sind Riffelpappen, Warzen- oder Waffelpappen, Wellpappe oder dergleichen für den angegebenen Zweck geeignet.
Der Einsatzkörper ist in Fi '-. 2 an seinen Stirnflächen durch Wandungen aus dem leicht verbrennbaren, formhaltenden Mate rial abgeschlossen, wobei der Boden 12 und die Decke Durchlochungen <B>15</B> aufweisen.
Der Steigereinsatz ist selbstverständlich nicht auf runde Formen beschränkt, sondern kann auch einen regelmässigen oder auch unre gelmässigen, viereckigen, dreieckigen oder polygonalen Querschnitt aufweisen. Der Einsatzkörper kann auch aus einzelnen Platten oder Segmenten zusammengesetzt sein. Zur Verstär kung seiner mechanischen Festigkeit können meh rere, die Schichten durchsetzende und zusammenhal tende Holznieten oder auch Nägel, Schrauben, Mam- mern oder dergleichen fü-r den Zusammenhalt der Innen- und Aussenwandungen geeignete Halteorgane aus leicht verbrennbarem Material Verwendung fin den.
Da der Wärmeverlust oben, wo der Trichter wegen der hohen Temperatur des Giessgutes am mei sten abstrahlt, sehr gross ist, ist es besonders vorteil haft, das exotherm reagierende Material nur oben bzw. oben in grösserer Menge einzusetzen. Fig. <B>3</B> zeigt eine solche Steigerumhüllung, deren innere Schicht<B>8</B> aus feuerfestem Material und deren äussere Schicht 2 aus wärmeisolierendem Material besteht und die, von der oberen Stimfläche ausgehend, eine als Schütt- kegel <B>10</B> abgebildete Zone aus exotherm reagieren dem Material besitzt.
Ausser der Trennwand<B>5</B> sind noch Trennwände<B>16, 17</B> aus dem leicht verbrenn baren, formhaltenden Material vorgesehen, die die kegelförmige Zone<B>10</B> umschliessen. Bei der darge stellten Ausführungsform bilden die den Steigerein- satz stirnseitig begrenzenden Wandungen einen voll ständig geschlossenen Boden 12 bzw. eine solche Decke 14.
Der Aufbau des Einsatzkörpers gemäss Fig. 4 zelgt eine Innenschicht<B>6</B> aus exotherm reagierendem Material, die gegen d-ie obere Stimfläche zu bei<B>18</B> kegelstumpfförmig erweitert ist und eine Aussen schicht 2 aus isolierendem Material von entsprechend angepasster Form.
In den Fig. <B>5</B> und<B>6</B> ist der Steigereinsatz mit mehreren, in de-r Richtung der Längsachse des Zylin ders verlaufenden Entgasungskanälen von verschie dener Form versehen. Diese Kanäle durchziehen zweckmässig nicht die ganze Steigerumhüllung, son dern reichen von der oberen Stirnfläche nur bis zu einer Tiefe h hinab, die beispielsweise zwei Drittel bis neun Zehntel der Gesamthöhe H des Einsatz körpers betragen kann.
Die Luftkanäle können bei spielsweise kreisförmigen oder rechteckigen Quer schnitt<B>19</B> bzw. 20 aufweisen oder als flachrohrartige, der Krümmung des Zylinders folgende Öffnungen 21 ausgeführt sein.
Bei derAusführungsform des Steigereinsatzes laut Fig. <B>7</B> ist lediglich die Aussenwandung<B>1</B> des Einsatz körpers aus dem leicht verbrennbaren, formhalten den Material, z. B. aus einem Pappezylinder, herge stellt, während der Innenteil sowie der untere Stirn teil des Einsatzkörpers aus einem isolierenden, form haltenden Material bestehen und einen einheitlichen Formteil 22 bilden.
Der hierdurch gebildete Ring raum ist zum Hauptteil mit wärmeisolierendem Ma terial (Schicht 2), das in lockerem oder nach Zu- mischung eines Bindemittels abgebundenem Zustand vorliegen kann, und, an dem Innenteil 22 des Ein satzkörpers anliegend mit einer Zone<B>10</B> aus locke rem, exotherm reagierendem Material mit nach oben zunehmender Schichtdicke ausgefüllt. Als obere Stirn fläche ist eine abgebundene Schicht<B>23</B> aus exotherm reagierendem Material angeordnet. Der Formteil 22 kann beispielsweise aus einem mit einem Bindemittel vermischten und in der gewünschten Form erhärte ten, isolierenden Material bestehen. Vorzugsweise kann zu diesem Zwecke auch ein feuerfestes Mate rial Verwendung finden, das z.
B. als keramischer Körper in der gewünschten Gestalt angefertigt wird. Der Formteil 22 muss genügende Festigkeit besitzen, um den Transport und den Einbau des erfindungs gemässen Steigerkörpers ohne Abrieb und ohne<B>Ab-</B> bröckeln der Kanten zu gewährleisten. Gewünschten- falls können in dem Formteil auch Kanäle vorge- sehen sein, die mit exotherm reagierendem Material angefüllt sind.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung und technisch noch einfachere Anwendbarkeit kann da durch bewirkt werden, dass man für die Wandungen des Steigereinsatzes dünnes Schwermetallblech ver wendet. Dieses Material kommt bei der Anwendung des Steigereinsatzes während des Giessens gleichfalls zur Verbrennung, doch ist der Verbrennungsvorgang merklich langsamer und unverbrannt bleibende An teile werden ohne Schaden von der Stahlschmelze oder dergleichen aufgenommen.
Als bei Giesstempe ratur wenigstens teilweise verbrennbares Schwerme- tallblech kommt insbesondere dünnes Eisenblech in Betracht, ferner Blech aus anderen Schwermetallen, wie Kupfer, Nickel und dergleichen, sowie aus Schwermetallegierung ,en, wie z. B. Messing, Eisen- legierungen usw., die zweckmässig dem jeweiligen Giessgut entsprechend gewählt werden.
Vorteilhaft kann mit dünnen Blechen, z. B. Eisen blechen von nur<B>0,1</B> oder 0,2 mm Stärke, gearbeitet werden, da diese dem Einsatzmaterial bereits ge- nüg,ende Formhaltigkeit verleihen. Es können aber auch Bleche von<B>1</B> mm Stärke, besonders für grössere Einsatzkörper oder solche, bei denen eine längere Wirkungsdauer angestrebt wird, mit Vorteil ange wendet werden.
Durch den Gebrauch von Eisenblech oder der gleichen anstelle von Pappe oder Papier wird der erfind#ungsgemässe Steigereinsatz noch allgemeiner ve-rwendbar. Bei Nassgussformen verliert nämlich ein mit Papier oder Pappe umhüllter Steigereinsatz, wie leicht einzusehen ist, bald seine Forinsteifigkeit, und der Einsatzkörper fällt dann mehr oder weniger rasch in sich zusammen.
Die mit Papier oder Pappe ver- sehenen Steigereinsätze sind daher nur für Trocken formen mit Sicherheit verwendbar, wobei auch dar auf geachtet werden soll, dass vor dem Gebrauche nicht durch zu lange Lagerung in feuchter Atmo sphäre (z. B. 24 Stunden) die Wandungen Wasser dampf anziehen. Diese Rücksichtnahme fällt bei der Verwendung von Eisenblech oder dergleichen fort, ohne dass die Wirkung des Einsatzmaterials in bezug auf Wärmeabgabe und/oder Wärmeisolierung beein trächtigt wird.
Weiters kommt hinzu, dass die Wan dungen aus Papier oder Pappe verhältnismässig schnell wegbrennen und eine gewisse Gasentwicklung v#eru-rsachen. Ein sehr dünnes Schwermetallblech wird aber viel langsamer verbrannt bzw. niedergeschmol zen<B>-</B> noch dazu ohne jede Gasentwicklung<B>-</B> und somit die Festigkeit des Einsatzes, wie häufig er wünscht, über einen längeren Zeitraum gewährleistet.
Die Festigkeit des gesamten Einsatzkörpe-rs lässt sich überdies durch geringe Veränderung der Blechstärke in weiten Grenzen reaeln, so dass allen Anforderun gen noch leichter entsprochen werden kann. Durch Schwermetallblech kann insbesondere ein ausgezeich neter Kantenschutz herbeigeführt werden. Wandun gen z.
B. aus gewöhnlichem Flussstahlblech stellen sich auch billiger als Pappumhüllungen von gleicher Festigkeit. Hiezu kommt noch der Vorteil, dass die einzelnen, die Umhüllung bildenden Wandungsteile bei Eisenblech oder dergleichen sehr einfach, z. B. durch Verpressen oder Verklemmen, zusammenge halten werden können.
Das Wandungsmaterial aus Schwermetallblech kann in den verschiedensten Arten, wie dies in den Fig. <B>1</B> bis<B>7</B> beispielsweise dargestellt ist, angewendet werden. Hiebei kann das bei den vorstehenden Aus führungsbeispielen beschriebene Wandungsmaterial zweckmässig zur Gänze aus dem Eisenblech oder der gleichen bestehen und die dargestellten Raumforin haben.
Im Rahmen der Erfindung kann aber in t Vorteil auch so vorgegangen werden, dass lediglic die Aussenwandungen in Eisenblech oder dergleichen ausgeführt werden, während die im Inneren des Ein satzkörpers angeordneten Trennwände aus Papier, Pappe, Holz oder dergleichen Materialien bestehen können, da sie gegen die Einwirkung der Feuchtig keit durch den umschliessenden Blechmantel ge schützt sind.
Selbstverständlich können auch andere gemischte Anordnungen Anwendung finden, bei welchen z. B. nur die Aussenwände aus Schwerrnetallblech beste hen und die Innen- und/oder Trennwände bzw. die Stirnflächen aus Papier, Pappe oder dergleichen leicht verbrennbarem Material oder auch aus Formteilen aus feuerfestem Material bzw. aus abgebundenen Schichten aus exotherm reagierendem Material be stehen können; soweit erforderlich, können für den Zusammenhalt der Innen- und Aussenwandungen des Einsatzkörpers natürlich auch aus Eisen oder der gleichen bestehende Halteorgane, wie Nägel, Nieten, Schrauben, ICammern oder dergleichen, benützt wer den.
Ebenso können die Eisenbleche zur Herstellung von Steigereinsätzen nicht nur zylindrischer, sondern beliebiger Gestalt sowie zur Anfertigung von einzel nen Formstücken, Platten usw. dienen, die dann zu den jeweiligen Steigereinsätzen zusammengesetzt wer den können.