Titel: Hackney, über Construction der Formen für Stahlschienen Ingots.
Autor: Hackney, W.
Fundstelle: 1875, Band 218 (S. 102–105)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj218/ar218028

Ueber Construction der Formen für Stahlschienen-Ingots; von W. Hackney.

Mit Abbildungen auf Taf. III [a/3].

Die modernen Ingots-Formen, wie solche für Stahlschienen wohl am meisten angewendet werden, haben einen viereckigen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, weil ein Ingot von solchem Querschnitt beim nachherigen Hämmern viel gleichmäßiger zusammengepreßt wird, als ein solcher von runder Form; auch ist man von dem im Anfange wohl hier und da eingeführten runden Querschnitte allgemein zurückgekommen, da die Ecken einer aus solchen Ingots hergestellten Luppe nur wenig gepreßt waren, und die Schienen, sofern das Metall nur ein wenig kaltbrüchig war, leicht rissige und blassige Stellen zeigten.

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Ein Uebelstand dieser viereckigen Ingots ist jedoch das leichte Zerspringen derselben, bewirkt durch die im Metall auftretende Spannung, wenn flüssiger Stahl in die Form gegossen wird. In diesem Falle nämlich, mögen auch die inneren Wände durch einen Anstrich von Graphit, Thon oder Kalk gegen eine allzu große Erhitzung etwas geschützt sein, ist dennoch in wenigen Minuten die innere Seite einer solchen Form glühend heiß, während die äußere Seite im Vergleiche kalt ist.

Die gebräuchlichsten Formen sind entweder in einem Stück gegossen in Gestalt einer hohlen abgestutzten Pyramide, deren Querschnitt von oben nach unten zunimmt (vergl. Fig. 8 bis 11), oder sie bestehen aus zwei Theilen, welche mittels Bolzen oder Klammern geschlossen werden (vergl. Fig. 12 bis 16).

Die Formen der ersten Art zeigen bei eintretendem Zerspringen fast immer einen Riß, welcher, in der Mitte einer von den flachen Seiten vom Boden ausgehend, sich vertical aufwärts erstreckt (Fig. 8 und 9). Es hat dies seinen Grund darin, daß gerade die Mitte einer solchen Seite am meisten erhitzt ist; die Ecken nämlich, welche weniger geschmolzenes Metall bei einer größeren Abkühlungsfläche einschließen, sind noch dunkel, während 5 bis 10 Minuten nach dem Eingießen die Seitenflächen rothglühend sind. Die Ausdehnung des Metalles in der Mitte der Seiten ist folglich eine viel größere als in den Ecken, welche letztere, da ihre Spannung nicht so groß ist, nach außen hin gewaltsam gedrückt werden, so daß ein Zerspringen der Form in der Mitte der durch die Hitze ohnehin schon geschwächten Seitenflächen kaum zu umgehen ist.

William Hackney schlug deshalb in einem Vortrage im Iron and Steel Institute (Engineering, September 1875 S. 238) vor, die Metalldicke einer solchen Form in den einzelnen Querschnittspunkten so zu bestimmen, daß die auftretenden Spannungskräfte in dem ganzen Querschnitte gleich groß sind, was durch eine relative Metalldicke der Ecken und Seitenflächen erreicht wird (Fig. 10 und 11). Man kann schon mit bloßem Auge im Dunkeln ziemlich leicht erkennen, daß eine Form dieser Bedingung entspricht, wenn sie durch einen Ingot in allen Punkten gleichmäßig zum Glühen gebracht wird. Springt eine solche Form, was bei der ungleichmäßigen Erhitzung der Innen- und Außenflächen schließlich nicht ganz zu vermeiden ist, so verbreitet sich der Riß unregelmäßig über die ganze Form. Sollte er dennoch bei verschiedenen Formen an einer bestimmten Stelle auftreten, so würde dies den besten Fingerzeig zu einem rationelleren Umconstruiren darbieten. Formen nach diesem Princip construirt, haben in der Praxis die besten Resultate gegeben.

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Zu solchen ungetheilten Formen würde sich, um ein Zerspringen derselben möglichst zu vermeiden, am besten ein graphitreiches, weiches Roheisen eignen; aber ein solches Roheisen wird sehr leicht durch geschmolzenen Stahl angefressen und durchlöchert, und beim Abgießen der Form entstehen leicht Blasen und Hohlräume auf der Innenseite, hervorgerufen durch den auf dem Metall schwimmenden Graphit; solche Hohlräume aber verursachen, wenn sie nicht abgehobelt werden können, ein Festklemmen des Ingots in der Form. Kommt daher die Widerstandsfähigkeit gegen Zerspringen erst in zweiter Linie in Betracht, so wählt man am besten graues Gießereiroheisen (Nr. 3), welches nicht nur leichter mit einer sauberen glatten Fläche gegossen werden kann, sondern auch weniger durch den gegossenen Stahl angefressen wird.

Was nun die zweitheiligen Formen betrifft, so springen dieselben, wenn aus einer guten Marke grauen Roheisens Nr. 3 hergestellt, fast nie. Sie sind leichter anzufertigen, behalten eine glatte Oberfläche, gestatten den Guß parallelseitiger (prismatischer) Ingots und lassen sich bei etwaigem Festklemmen eines Ingots leicht öffnen. Aber einen Uebelstand, der bis heute noch nicht ganz beseitigt wurde, führen sie dennoch mit sich. Ist nämlich eine solche Form, deren Theile mittels Flanschen oder Lappen (letztere sind mehr zu empfehlen) an einander verschraubt sind, mit flüssigem Stahl angefüllt, so streben die Oberflächen, vermöge der ungleichmäßigen Ausdehnung der Innen- und Außenseiten, eine gekrümmte Form anzunehmen (Fig. 14). Die Bolzen verhindern jedoch eine Entfernung der Flanschen von einander; das Metall der Form, da es sich nicht ausdehnen kann, wie es unter den einwirkenden Spannungskräften thun würde, wirft sich, – eine Erscheinung, die man bei Gußeisen häufig beobachten kann, wenn es einer Rothglühhitze ausgesetzt wird; die Flanschen und Ecken biegen sich nach Innen, so daß, wenn die Form wieder abgekühlt ist, die Fuge zwischen den Flanschen nach einwärts mehr geöffnet ist, als es vor dem Gießen der Fall war (Fig. 15), während die Flanschen selbst dichter schließen und die Bolzen loser geworden sind. Dieses wiederholt sich, so oft die Form mit flüssigem Stahl gefüllt wird, so daß schließlich der Stahl in die so immer größer gewordene Fuge eindringt und sich auf dem Ingot eine starke Gußnath bildet. Diese Nath bewirkt jedoch allmälig eine noch größere Spannung der Form, und die Dicke derselben nimmt mit dem wiederholten Gebrauche der Form so zu, daß letztere bald unbrauchbar wird, resp. von Neuem zugerichtet werden muß.

Untersucht man eine solche Form, so sieht man, daß die inneren Kanten an den Fugen sowie die inneren Flanschenflächen gar nicht angefressen |105| sind, – ein Beweis, daß das Bestreben der Flanschenfugen, sich nach Innen zu öffnen, nur durch das Werfen der Form veranlaßt wird, und nicht durch ein etwaiges Anfressen des flüssigen Stahles. Man könnte sich nun leicht veranlaßt fühlen, die Flanschen so abzuhobeln, daß sie sich nur an der Innenfläche berührten (Fig. 13). Obgleich eine solche Anordnung immerhin vortheilhaft ist, so hilft sie dem erwähnten Uebelstande dennoch nicht vollständig ab, was man schon daraus ersehen kann, daß die Fuge nicht gleichmäßig von einem Ende zum anderen geöffnet ist, sondern es tritt dieses Oeffnen am stärksten an den Stellen auf, wo Bolzen durchgezogen sind, und erstreckt sich nur auf die Höhe, bis zu welcher die Form gewöhnlich angefüllt ist.

Da, wie aus dem Vorigen hervorgeht, das allmälige Aufklaffen der Fugen nur dadurch bewirkt wird, daß die starren Bolzen einer Entfernung der Flanschen von einander sich widersetzen und damit in der erhitzten Form eine gewisse Spannkraft hervorrufen, so begegnet man dem erwähnten Uebelstand nur dadurch, daß man diese Spannkraft möglichst zu vermindern sucht. Es wird dies schon dadurch erreicht, daß man unter den Bolzenköpfen starke Federn oder federnde Unterlagsscheiben anbringt, welche sich einer kleinen Ausdehnung der Form nicht widersetzen, – ein Verfahren, welches sich in der Praxis ziemlich gut bewährt hat, aber noch immer wegen der nothwendig sehr starken Federn den Uebelstand nicht ganz beseitigt hat. Am besten erreicht man das vorgesteckte Ziel, wenn die beiden Formhälften an den inneren Flanschenkanten fest an einander gedrückt werden, da gerade um diese Kanten sich die Formtheile bei ihrer Expansion bewegen. Ein Festklemmen der beiden Formhälften, entweder durch federnde Klammern, welche über die Form von oben gezogen werden (Fig. 16), oder durch festgekeilte Ringe, würde diesem Zwecke am besten entsprechen, wie dies bekanntlich bei den kleinen Formen für Werkzeugstahl allgemein im Gebrauche ist.

Im Entwerfen von solchen zweitheiligen Formen muß man immerhin die relative Metalldicke an Ecken und Seitenflächen im Auge behalten, genau wie bei Formen, welche aus einem Stück gegossen sind; das Anbringen von Rippen läßt sich nicht empfehlen, weil die Wärme in der erhitzten Form sich nicht gleichmäßig um den Querschnitt vertheilen würde und, wie die Erfahrung gezeigt, ein Zerspringen einer solchen Form wohl nicht verhütet werden könnte.

P. M.

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