DE960126C - Verfahren zum Stranggiessen von beliebig langen Hohlkoerpern, insbesondere Rohren - Google Patents

Description

Beim Gießen von Hohlkörpern, wie z. B. Rohren, beliebiger Länge mittels des senkrechten Stranggießverfahrens werden verhältnismäßig kurze, z. B. gekühlte Kokillen benutzt, in welche von oben herein ein gleichfalls gekühlter kurzer Dorn hineinragt, wobei der z: B. ringförmige Zwischenraum zwischen der Kokille und dem Dorn das Profil bzw. den Querschnitt des zu gießenden Hohlkörpers bestimmt.

Bei einem dieser Stranggießverfahren ist es auch schon bekannt, dem aus der Form austretenden erstarrten Gußstück oder auch der Form eine drehende Bewegung zu erteilen, um dadurch den Austritt des Werkstückes aus der Form zu erleichtern, ohne daß durch diese offensichtlich langsame Drehbewegung die Bildung des Gußstückes selbst hervorgerufen werden soll.

Man hat vor langen Jahren auch schon vorgeschlagen, Hohlkörper, wie insbesondere Rohre, beliebiger Länge in einer um eine etwa waagerechte Achse umlaufenden Schleudergießform entweder dadurch herzustellen, daß der in der Schleudergießform gebildete Hohlkörper während seiner Erstarrung durch eine dornartige Ausziehvorrichtung fortlaufend aus der Schleudergießform herausgezogen wird, oder dadurch zu erzeugen, daß die waagerecht liegende Schleudergießform hinter dem Muffenteil quer geteilt ist, wobei durch axiale Verschiebung dieses Schleudergießformteiles das sich bildende Rohr fortlaufend aus dem ortsfesten zylindrischen Schleudergießformteil herausgezogen wird. In beiden Fallen ist eine eigentliche Innenwandungsbegrenzung für den sich bildenden Hohlkörper nicht AOrhanden.

Bei diesen letztgenannten Strang-Schleudergießverfahren macht es sich ferner unter anderem auch nachteilig bemerkbar, daß die Wärmeableitung aus dem in Bildung begriffenen bzw. bereits gebildeten Hohlkörper nur durch die Schleudergießkokille nach außen erfolgen kann, während von der Innenfläche des gebildeten Hohlkörpers die Wärme nicht abgeführt wird.

Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen,

ίο beliebig lange Hohlkörper, wie insbesondere Rohre, derart in einer um ihre Achse umlaufenden Schleudergießform mittels des Stranggießverfahrens herzustellen, daß am Eingießende die Innenwandung des entstehenden Hohlkörpers durch eine in dem Eingießende der Strang-Schleudergießform angeordnete, gleichfalls umlaufende, vorzugsweise mit der gleichen Umlaufsgeschwindigkeit wie die Strang-Schleudergießform angetriebene Innenform begrenzt und künstlich gekühlt wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kombiniert dabei einerseits die Vorteile des Stranggießverfahrens in ruhender Form mit andererseits den Vorteilen des Stranggießens in einer Schleudergießform, wobei die Innenbegrenzungsform gleichzeitig als Kühlvorrichtung zur schnellen Abfuhr der Wärme aus dem Innern des sich bildenden Hohlkörpers dient.

Dabei ist das Verfahren gemäß der Erfindung anwendbar sowohl bei senkrechter oder etwa senkrechter bzw. schräger Lage der Achse der Strang-Schleudergießform als auch bei waagerechter oder etwa waagerechter Lage dieser Achse.

Im ersteren Falle kann in weiterer Ausbildung der Erfindung die Oberfläche der umlaufenden Innenform als teller- oder kegelartige Verteilungseinrichtung für den einfließenden Gießwerkstoff dienen. In diesem Falle ist es zweckmäßig, diese Oberfläche der Innenform aus feuerfestem, die Wärme schlecht leitendem Werkstoff herzustellen, um eine vorzeitige Abkühlung des eingegossenen Gießwerkstoffes zu vermeiden. Die eigentliche Kühlzone der Innenform schließt alsdann in axialer Richtung folgend erst an diese Verteilungseinrichtung an.

Bei waagerechter oder etwa waagerechter Lage der Achse der Strang-Schleudergießform bezieht sich die Erfindung ferner darauf, den flüssigen Werkstoff der umlaufenden Strang-Schleudergießform in an sich bekannter Weise nur an einem Teil ihres inneren Umfanges vor der vorderen Stirnfläche der umlaufenden Innenform zuzuführen, wobei die gekühlte Innenform, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser des in Bildung begriffenen Hohlkörpers entspricht, walzenartig ausgebildet ist.

Im allgemeinen ist für den Beginn des Stranggießvorganges ein sogenanntes Anfahrstück erforderlich, welches den Formhohlraum abschließt und welches ab Beginn des Stranggießvorganges in axialer Richtung aus der Stranggießform herausgezogen wird und dabei das erstarrte stranggegossene Werkstück laufend hinter sich herzieht. Um nun auf ein solches in axialer Richtung besonders angetriebenes Anfahrstück verzichten zu ' können, erstreckt sich die Erfindung weiterhin noch ganz allgemein darauf, daß durch hinter der Innenform im Innern des gebildeten Hohlkörpers angeordnete Schrägwalzen die axiale Ausschiebebewegung des gebildeten Hohlkörpers aus der Strang-Schleudergießform dadurch bewerkstelligt wird, daß dieses Schrägwalzensystem mit der walzenartigen Innenform mit der gleichen Umlaufsgeschwindigkeit wie die umlaufende Strang-Schleudergießform um deren Achse umläuft, wobei den einzelnen Schrägwalzen durch einen geeigneten Antrieb eine UmI auf bewegung um ihre eigenen Drehachsen erteilt wird. Durch dieses den gebildeten Hohlkörper in axialer Richtung ausschiebende Schrägwalzensystem wird es erreicht, daß als Anfahrstück lediglich ein dem zu bildenden Hohlkörper entsprechendes loses Rohrstück verwendet werden kann, welches selbst keinerlei eigenen äußeren Antrieb zu besitzen braucht.

Bei Anordnung eines derartigen Schrägwalzensystems ist es gegebenenfalls sogar möglich, auf die die Innenwandung des sich bildenden Hohlkörpers begrenzende gekühlte Innenform ganz zu verzichten, da die sich um ihre eigenen Drehachsen drehenden Schrägwalzen dieses um die Achse der Strang-Schleudergießform umlaufenden Schrägwalzensystems ebenfalls eine Begrenzung der Innenfläche des erzeugten Hohlkörpers bilden, und insbesondere dann, wenn sie künstlich gekühlt sind, gleichzeitig auch zur Wärmeableitung aus dem Innern des gebildeten Hohlkörpers dienen können. In diesem Fall ist es übrigens auch möglich, auf einen besonderen Antrieb für die Drehbewegung der Schrägwalzen um ihre eigenen Achsen dann ganz verzichten zu können, wenn die Umlaufsgesc'hwindigkeit, mit welcher das Schrägwalzensystem angetrieben wird und um die Strang-Schleudergießformachse umläuft, von der Umlaufsgeschwindigkeit der Strang-Schleudergießform verschieden ist.

Im übrigen können die walzenartige Innenform und die nachgeschalteten Schrägwalzen in Riehtung der Strang-Schleudergießachse verschieblich angeordnet sein, um den z. B. durch wechselnde Gießtemperaturen, unterschiedliche Wandstärken, veränderliche Kühlwirkung usw. bedingten wechselnden Erstarrungsverhältnissen Rechnung tragen zu können.

Es ist zwar schon bekannt, beim reinen Schleudergießverfahren zur Herstellung von Rohren, Zylindern u. dgl. in die geschleuderten Stücke während des Erkaltens walzenartige, unter der Wirkung der Zentrifugalkraft oder unter magnetischen Kräften stehende Hohlkörper einzubringen, die sich bei Geschwindigkeitsänderung der Schleudertrommel auf der Innenfläche abwälzen sollen und sie dabei verdichten und auch abkühlen. iao Diese im wesentlichen verdichtend wirkenden Druckkörper sind jedoch frei beweglich und daher nicht, wie das erfindungsgemäße, an der Stirnseite der Innenform angelenkte und angetriebene Schrägwalzensystem, in der Lage, die von der Erfindung in erster Linie beabsichtigte ausschiebende Wir-

kung auf den gebildeten Hohlkörper auszuüben oder eine gleichmäßige Begrenzung der Innenfläche in dem Fall zu bilden, wenn ohne die Innenform gearbeitet wird. Außerdem dürfte die sichere Zu-S führung eines Kühlmittels zu diesen frei beweglichen Hohlwalzen kaum möglich sein.

Beim Strang-Schleudergießen von Hohlkörpern tritt dadurch, daß der gesamte bereits erzeugte und aus der Strang-Schleudergießform herausgewanderte Hohlkörper an der Umlaufbewegung der Strang-Schleudergießform teilnehmen muß, und dadurch, daß der Hohlkörper sich infolge seiner Schrumpfung bereits innerhalb der Strang-Schleudergießform von deren Wandung ablöst, eine außerordentlich hohe Beanspruchung in dem erstarrenden bzw. noch plastischen Werkstoff auf, welche gegebenenfalls zum Abwürgen oder Abscheren noch innerhalb der Strang-Schleudergießform führen kann.

zo Um dies zu vermeiden, ist noch Gegenstand der Erfindung, den Außenumfang des bereits erstarrten Teiles des gebildeten, umlaufenden und in Richtung der Strang-Schleudergießachse wandernden Hohlkörpers innerhalb der Strang-Schleudergießform oder anschließend an deren Austrittsende durch eine Anzahl von Umdrehungskörpern, wie Rollen, Scheiben, Kugeln od. dgl., zu erfassen, deren Achsen senkrecht zur Strang-Schleudergießformachse stehen und die unter der Einwirkung eines sie etwa radial an den gebildeten Hohlkörper anpressenden Druckes — z. B. Federdruck oder Belastung durch Flie'hkraftgewichte — stehen, wobei diese Umdrehungskörper den gebildeten und sich gegebenenfalls durch Schrumpfung von der Innenwandung der Strang-Schleudergießform ablösenden Hohlkörper in der Umlauf bewegung der Strang-Schleudergießform mitnehmen.

Zwei, drei oder auch mehr derartiger Umdrehungskörper, deren Achsen z. B. in einer senkrecht zur Strang-Schleudergießachse liegenden Ebene, den gegossenen Hohlkörper ringsumgebend, angeordnet sein können, bilden demgemäß ein mit der Strang-Schleudergießform umlaufendes System, welches den erzeugten Hohlkörper in seiner Drehbewegung mitnimmt. Die eigene Drehbewegung der einzelnen Umdrehungskörper dieses Systems hat dabei lediglich den Zweck, ein möglichst reibungsloses axiales Wandern des gebildeten Hohlkörpers zu ermöglichen.

Vorzugsweise wird ein System derartiger Umdrehungskörper innerhalb der Strang-Schleudergießform an deren z. B. nicht gekühltem Austrittsende angeordnet; es besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein derartiges System von Umdrehungskörpern in einem besonderen ringförmigen nachgeschalteten Gerüst vorzusehen, welches alsdann selbstverständlich mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit angetrieben werden muß wie die Strang-Schleudergießform.

Bei Erzeugung längerer und sehr langer Hohlkörper ist es weiterhin vorteilhaft, in gewissen Abständen mehrere derartige mit Umdrehungskörpern ausgestattete ringförmige umlaufende Gerüste vorzusehen, um beispielsweise auch das bereits weit von der eigentlichen Strang-Schleudergießform entfernte vordere Ende des gebildeten Hohlkörpers zwangläufig mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit, wie sie die Strang-Schleudergießform besitzt, in Umlaufbewegung zu halten.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Abb. ι ein Beispiel für die Anwendung des neuen Verfahrens beim Stranggießen in einer senkrecht stehenden Strang-Schleudergießform und

Abb. 2 ein Beispiel für die Durchführung des neuen Verfahrens in einer waagerecht liegenden Strang-Schleudergießform.

In beiden Fällen bezeichnet 1 die Strang-Schleudergießform. Der Antrieb und die Kühlung der Form sind nicht mit dargestellt.

2 ist in beiden Fällen eine z. B. walzenartig ausgebildete Innenform, welche durch einen ebenfalls nicht dargestellten Antrieb mit der gleichen Umlaufsgeschwindigkeit angetrieben wird wie die Strang-Schleudergießform i. An die z.B. kegelig ausgebildete Stirnfläche 3 der walzenartigen Innenform 2 schließt ein vorzugsweise verhältnismäßig kurz ausgebildeter zylindrischer Teil 4 an, welcher die Wandstärke des zu erzeugenden Hohlkörpers bestimmt. Das rückwärtige Ende der walzenartigen Innenform 2 kann schwach kegelig ausgebildet sein, wie es bei 5 angedeutet ist. In der hohlen Antriebswelle 6 befinden sich Zu- und Abflußleitungen für ein Kühlmittel, mittels dessen das Innere der walzenartigen Innenform 2 gekühlt wird.

Im rückwärtigen Teil der walzenartigen Innenform sind die Wellen 7 der zwei Schrägwalzen 8 gelagert, so daß dieses Schrägwalzensystem mit der walzenartigen Innenform 2 um die Achse der Strang-Schleudergießform 1 umläuft. Weiterhin werden diese Wellen 7 der Schrägwalzen 8 mittels eines innerhalb der Antriebswelle 6 gelagerten besonderen Antriebes 9 beispielsweise durch Vermittlung von Zahnrädern u. dgl. für sich angetrieben, so daß die Umfangsflächen der Schrägwalzen 8 eine Relativbewegung zu der Innenfläche des gebildeten Hohlkörpers ausführen.

Bei beiden Ausführungsbeispielen dient zur Einleitung des Gießvorgangs eine dem Durchmesser und der Wandstärke des zu gießenden Hohlkörpers angepaßte Anfahrhülse 10, welche derart in die Strang-Schleudergießform 1 eingeschoben wird, daß sie etwa die in den Abbildungen dargestellte Lage einnimmt.

Mittels der Gießrinne 11 wird nunmehr der flüssige Werkstoff zugeführt, wobei sich unter der Wirkung der Schleuderkraft und bedingt durch die gekühlte walzenartige Innenform 2 der Hohlkörper 12 zu bilden beginnt, wobei im Falle des senkrechten Strang-Schleudergießens gemäß Abb. 1 die kegelförmige Stirnfläche 3 der walzenartigen Innenform 2 als Verteiler für den flüssigen Gießwerkstoff dient.

Durch die Einwirkung der Schrägwalzen 8, deren eigener Antrieb eingeschaltet werden muß, sobald der flüssige Gießwerkstoff die Stirnfläche

des Anfahrstückes ίο erreicht hat, wird nunmehr das Anfahrstück io in Richtung der in ihm eingezeichneten Pfeile aus der Strang-Schleudergießkokille ι herausbewegt, wobei beispielsweise in der vorderen Stirnfläche dieses Anfahrstückes io vorgesehene Mitnehmerbolzen od. dgl. das bereits erstarrte vordere Ende des gegossenen Werkstückes

12 mitnehmen.

Im rückwärtigen, z. B. nicht gekühlten Teil der Strang-Schleudergießkokille ist eine Anzahl von scheiben- oder rollenartigen Umdrehungskörpern

13 derart gelagert, daß ihre eigenen Drehachsen senkrecht zur Drehachse der Strang-Schleudergießform ι gerichtet sind. Die Achsen dieser Umdrehungskörper 13 sind jeweils im Gabelende eines zweiarmigen Hebels 14 gelagert, von denen jeder um einen Drehpunkt 15 schwenkbar ist, wobei das andere Ende jedes doppelarmigen Hebels 14 ein Gewicht 16 trägt. Unter der Wirkung der Fliehkraft haben die Gewichte 16 das Bestreben, nach außen zu fliegen, wodurch die Umdrehungskörper 13 nach innen gedrückt werden, so daß ihr Umfang fest an den Außenumfang des gebildeten Hohlkörpers gepreßt wird, und zwar auch dann, wenn dieser sich unter Wirkung der Schrumpfung von der Innenwandung der Strang-Schleudergießform 1 ablösen sollte. Der Außenumfang der Umdrehungskörper 13 wird zweckmäßig schneidenartig oder gerillt bzw. aufgerauht ausgebildet, um eine Mitnähme des gebildeten Hohlkörpers in der Umlaufbewegung um die Drehachse der Strang-Sc'hleudergießform mit Sicherheit zu gewährleisten.

In diesem Fall, in dem die Umdrehungskörper 13 mit einem eigenen Antrieb versehen sind, können sie — gegebenenfalls unter Verzicht auf die Schrägwalzen 8 — auch als Ausziehvorrichtung benutzt werden.

Die walzenartige Innenform 2 mit den nachfolgenden Schrägwalzen 8, bzw. auch letztere allein, können gegebenenfalls in Richtung der Strang-Schleudergießachse in gewissem Maße verschieblich vorgesehen sein, um den jeweiligen Erstarrungsverhältnissen Rechnung tragen zu können.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Stranggießen von beliebig langen Hohlkörpern, insbesondere Rohren, in einer um ihre Achse umlaufenden Schleudergießform, dadurch gekennzeichnet, daß am Eingießende die Innenwandung des entstehenden Hohlkörpers durch eine in dem Eingießende der Strang-Schleudergießform angeordnete, gleichfalls umlaufende, vorzugsweise mit der gleichen Umlaufsgeschwindigkeit wie die Strang-Schleudergießform angetriebene Innenform begrenzt und künstlich gekühlt wird.

2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei senkrechter oder etwa senkrechter bzw. schräger Lage der Achse der Strang-Schleudergießform die Oberfläche der umlaufenden Innenform als teller- oder kegelartige Verteilungseinrichtung für den einfließenden Gießwerkstoff dient.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei waagerechter oder etwa waagerechter Lage der Achse der Strang-Schleudergießform der flüssige Werkstoff der umlaufenden Strang-Schleudergießform in an sich bekannter Weise nur an einem Teil ihres inneren Umfanges vor der vorderen Stirnfläche der umlaufenden Innenform zugeführt wird, wobei die künstlich gekühlte Innenform, deren Durchmesser etwa dem Innendurchmesser des in Bildung begriffenen Hohlkörpers entspricht, walzenartig ausgebildet ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch hinter der Innenform im Innern des gebildeten Hohlkörpers angeordnete Schrägwalzen die axiale Ausschiebebewegung des gebildeten Hohlkörpers aus der Strang-Schleudergießform dadurch bewerkstelligt wird, daß das Schrägwalzensystem mit der walzenartigen Innenform vorzugsweise mit der gleichen Umlaufsgeschwindigkeit wie die umlaufende Strang-Schleudergießform um deren Achse umläuft, wobei den einzelnen Schrägwalzen eine Umlaufbewegung um ihre eigenen Drehachsen erteilt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den wechselnden Erstarrungsbedingungen durch axiale Verschiebung der walzenartigen Innenform Rechnung getragen werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des bereits erstarrten Teiles des gebildeten, umlaufenden und in Richtung der Strang-Schleudergießachse wandernden Hohlkörpers innerhalb der Strang-Schleudergießform, anschließend an deren Austrittsende bzw. auch weiter von diesem entfernt durch eine Anzahl von Umdrehungskörpern (Rollen, Scheiben, Kugeln od. dgl.) erfaßt wird, deren Achsen senkrecht zur Strang-Schleudergießachse stehen und die unter der Einwirkung eines sie etwa radial an den gebildeten Hohlkörper anpressenden Druckes stehen, wobei diese Umdrehungskörper den gebildeten und sich gegebenenfalls durch Schrumpfung von der Innenwandung der Strang-Schleudergießform ablösenden Hohlkörper in der Umlaufbewegung der Strang-Schleudergießform mitnehmen.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 13 163, 469570, 503576- 5Η201;

österreichische Patentschrift Nr. 52676;

USA.-Patentschrift Nr. 2 178 163;

deutsche Patentanmeldung ρ 54011 VI/31 c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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