DE3425486A1

DE3425486A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von formteilen, insbesondere extruderschnecken oder dichtungsringen aus hoch-chromhaltiger legierung

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Publication number: DE3425486A1
Application number: DE19843425486
Authority: DE
Inventors: Werner Ing.(grad.) 6719 Carlsberg Schatz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1984-07-11
Publication date: 1986-01-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von
Formteilen, insbesondere Extruderschnecken oder Dichtungsringen aus hoch-chromhaltiger Legierung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profil-oder Formteilen, insbesondere Extruderschnecken oder Dichtungsringen, bei dem die Legierungsschmelze in eine gekühlte Form gebracht wird und unter Schutzgas- oder Schlackeabdeckung erstarrt.
Es ist bekannt, Maschinenteile, die einer extremen Druck-, Abrieb-und/oder Korrosionsbelastung unterliegen, aus hoch-chromhaltigen Legierungen herzustellen, damit diese Teile eine hohe Betriebslebensdauer erhalten. In der Praxis werden diese Legierungen aber selten angewandt, da das Gießen und die Bearbeitung sehr schwierig und kostenaufwendig ist. So sind nur sehr einfache Formlinge gießbar, und es treten in den Werkstücken häufig Lunker auf, so daß mit ç UIIEI1 hohen Ausschuß von iiblicil ca. 30% del Werkstücke zu rechnen ist. Außerdem ist eine Nachbearbeitung, z. B. das Einbringen eines Schneckengewindes, wegen geringer Bearbeitbarkeit aufgrund der großen härte des Materials sehr zeit- und kostenaufwendig.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren und die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu offenbaren, das die oben genannten Nachteile vermeidet und eine kostengünstige Herstellung mit geringem Ausschuß bei der Rohlingserstellung und eine geringe Nacharbeit ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß die Legierungsschmelze entsprechend dem Erstarrungsvorgang fortlaufend so in die Form eingebracht wird. daß die Höhe der Legierungsschmelze über dem erstarrten Material jeweils ein vorgegebenes Maß nicht überschreitet, unddaß während der laufenden Zuführung der Schmelze ggf.
die Schlacke durch Energiezufuhr als Schlackebad flüssig gehalten wird.
Durch das Verfahren ist es möglich, Werkstücke auch mit komplizierter Gestalt wegen der fortlaufenden Entgasung beim kontinuierlichen Erstarrungsprozeß und wegen der damit verbundenen weitgehenden Einschränkung von Seigerungen herzustellen. Dadurch ist nur eine geringe spanabhebende oder ähnliche Nacharbeit notwendig.
Da der Prozeß kontinuierlich verläuft, ist es sowohl möglich, einzelne Formen mit Legierungsmaterial zu füllen, als auch einseitig offene Formen zu verwenden, wodurch vorteilhaft endlose Profile wie Knüppel, Platten, Rundmaterial, Rohre usw. hergestellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Vorrichtung und des Verfahrens ist es, gewundene, gekrümmte oder mit Gewinde versehene Formteile, z. B. Extruderschnecken. Bohrer, Dichtringsegmente oder Spiralen herzustellen.
Da der Prozeß weitgehend kontinuierlich abläuft, ist eine Automatisierung des Prozeßablaufes vorteilhaft durch Einführung von Regelstrecken vorgesehen.
Die Legierungen mit hohem Chromgehalt von über 30% Gewichtsanteilen und 1 bis 2% Kohlenstoffgehalt haben besonders den Vorteil hoher Abriebfestigkeit bei Extruderschnecken, mit denen Kautschukmischungen oder thermoplasticher Kunststoff gefördert werden, die Zuschläge von Mineralien wie Titanoxid, Quarzsand, Glasfasern u. ä.
enthalten, oder die in der Nahrungsmittelindustrie eingesetzt werden.
Die weiteren Legierungsbestandteile richten sich, wie bekannt, nach dem Korrosionsverhalten des zu fördernden Gutes, wobei wegen des kontinuierlichen Verfahrens keinerlei Einschränkungen in der Zusammensetzung zu beachten sind, sondern nur die durch die Verwendung vorgegebenen Eigenschaften zu beachten sind.
Sehr vorteilhaft ist auch die Verwendung dieser Legierung für die Herstellung von Segmenten vqn Turbinendichtringen, die hoher Korrosions- und Druckbelastung standhalten müssen und dabei gutes Gleitverhalten und Standzeiten von über 10 Jahren gewähren müssen.
Das Material muß eine sehr gleichmäßige Abriebabnutzung zeigen, ohne die Gleiteigenschaften zu verlieren oder durch Korrosion nach Eintreten einer Abriebabnutzung beschleunigt zerstört zu werden.
Es ist ein weiterer Vorteil des Verfahrens, daß Vorlaufstücke oder Zwischen- oder Endstücke aus einer anderen Legierung angefügt oder durch zeitweilige Umstellung des zugeführten Schmelzmaterials während des Prozesses leicht bearbeitet bzw. trennbare End- oder Zwischenstücke beliebig hergestellt werden, wodurch für die Fertigbearbeitung ein weiterer Zeit- und Kostenvorteil entsteht.
Wird der Prozeß vorteilhaft, praktisch unterbrechungslos, geführt, so kann eine bekannte Trennvorrichtung der im weiteren dargestellten Vorrichtung auch mit fliegender Arbeitsweise nachgeschaltet werden. Die Trennung erfolgt dann ggf. in den Abschnitten aus einer, wie vorstehend beschrieben, leicht bearbeitbaren Legierung.
Im übrigen sind die hier angesprochenen Legierungen beschränkt spanabhebend bearbeitbar, insbesondere im Stumpfschweißverfahren schweißbar und warm verformbar, z. B. warmwalzbar, so daß auch Rohmaterial in Form von Knüppeln und Platten nach den bekannten Methoden und auf bekannten Einrichtungen ohne hohe Kosten weiterbearbeitet werden können. Die Homogenität und Lunkerfreiheit der erzeugten Rohteile erweist sich dabei als besonderer Vorteil.
In den Figuren 1 bis 6 sind verschiedene Vorrichtungen zur Herstellung unterschiedlicher Produkte nach dem Verfahren gezeigt.
Fig. 1 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung eines Gewindebolzens oder Bohrers, im vertikalen Schnitt; Fig. 2 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung von Stangen-oder Plattenmaterial, im vertikalen Schnitt mit Steuervorrichtung schematisch; Fig. 3 zeigt eine Form und Vorrichtung zur Herstellung von Gewindeschnecken, im vertikalen Schnitt; Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Ringsegmenten im vertikalen Schnitt, in Seitenansicht, teilweise schematisch; Fig. 5 zeigt schematisch die Zugvorrichtung zu Fig. 4. in Frontansicht; und Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Rohrprofilen.
Ein anderes sehr vorteilhaftes Herstellungsverfahren von Legierungsschmelze ist das Erschmelzen in einem Schmelzschlackebad durch elektrische Widerstandsheizung der Schlacke. Die Legierungs-Bestandteilemischung wird dabei entweder in das Schlackebad laufend eingestreut und der Heizstrom durch inerte Elektroden zugeführt,oder vorzugsweise werden die Legierungsbestandteile in einen Metallmantel oder ein Mt'inllrohr gleichmäßig verteilt eingebördelt. so daß dieses fertiges Schmelzmaterial bildet. welches leicht handhabbar ist, und kontinuierlich dem Schlackebad zugeführt wird, wobei es gleichzeitig vorzugsweise als Elektrode zur Stromzufuhr dient.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Formlingen eines Bohrers 10 im Schlackebadverfahren. Dazu wird eine Form 30 aus Kupfer verwandt, die im Inneren einen Formhohlraum 34 hat, die der Gestalt des Formlings entspricht. In wenigen Millimetern Abstand um den Formhohlraum herum befindet sich eine Kühlwasserkammer 32 in der Form, die über die Kühlwasseranschlüsse 33a, 33b mittels einer Pumpanlage ständig von umlaufendem Kühlwasser durchströmt wird. I)er Boden 34a des Formhohlraumes 34 entspricht der kantigen, meißelartigen Spitze des Formlings, und seitlich ist in die Formwand ein Gewinde- oder Spiralgang ein- oder mehrgängig eingebracht, wie es für Bohrer bzw. Gewindebolzen üblich ist.
Zur Durchführung des Schmelzverfahrens wird eine ausreichende Schlackepulvermenge getrennt geschmolzen und in die Form gegeben, so daß dort einige Zentimeter hoch das Schlackebad 42 steht. Dann wird das Schmelzmaterial 43 über eine Antriebsvorrichtung A kontinuierlich von oben dem Schlackebad 42 zugeführt und zwischen dem Schmelzmaterial 43 und der Form 30 ein Generator G hoher Stromstärke. z. B. ein Schweißstromgenerator oder -umformer, angeschlossen und zugeschaltet. Je nach Steuerbarkeit wird die Stromstärke bzw.
Spannung dabei so im Verhältnis zur Zufuhr des Schmelzmaterials 43 gewählt. daß das Schmelzmaterial im oberen Bereich des Schlackebades 42 abschmilzt. Die Legierungsschmelze 41 sinkt wegen des höheren spezifischen Gewichts nach unten und erstarrt als Formling 40 nach und nach.
Da ein Teil der Schlacke sich zwischen der Formwand und dem Formling vorteilhaft als Trennschicht absetzt, kann es erforderlich sein, eine entsprechende geringe Menge Schlackepulver SP nachzustreuen.
Sobald das Schlackebad aus dem Formhohlraum 34 in den Schutzring 31 ausgetreten ist. wird der Generator G abgeschaltet und die Materialzufuhr beendet. Nach Erstarren der Schmelze wird die Form 30, die aus zwei hälften 30a, 30b besteht, auseinandergefahren und so der Formling entformt. Beim weiteren Erkalten springt die an seiner Oberfläche haftende Schlackeschicht ab. Eine Nachbearbeitung der Oberfläche ist im allgemeinen nicht notwendig.
Selbstverständlich können in anderen Formen auch andere Formteile nach diesem Verfahren hergestellt werden.
Ab einem hestimmten horizontalen Querschnitt empfiehlt es sich, das Schrnelzmaterial kreisend oder in einer oder mehreren Richtungen pendelnd zuzuführen, wodurch es gleichmäßiger verteilt wird. Erstreckt sich die Form horizontal in bestimmte Richtungen, z.B. zur Erzeugung von Platten, so können auch mehrere Schmelzmaterialstränge parallel zugeführt werden. Auch rohrförmige Hohikörper 60b sind nach dem Verfahren leicht herstellbar. Der Formkern 92, der an einem Arm 91 an der Form 50 befestigt ist. wird dann ebenfalls vom Kühlwasser durchströmt, wie dies ausschnittsweise in Fig. 6 gezeigt ist. Eine Pendelvorrichtung P bewegt den Antrieb A des Schmelzmaterials 63 auf einem Kreisabschnitt ständig im Schlackebad 62 hin und her.
Als Schlackepulver eignet sich ein sogenanntes Universalpulver mit 42% Silizium- und Titanoxid, 10% Kalzium- und Magnesiumoxid.
40% Aluminium- und Manganoxid, 5% Kalziumfluorid u.a..
Eine andere bekannt brauchbare Schlackepulverart besteht aus 35% Siliziumoxid, 20% Magnesiumoxid, 25% Aluminiumoxid, 10% Kalziumfluorid u.a..
Sofern cter f rmhohlraum 34 (Fig. 1) eine Tiefe von mehr als 10 cm ha@ emptiehlt es sich, die dle rodenkoniake 44 innerhalb des l4orin hohlraumes 34 anzuordnen und das Schmelzmaterial durch eine zusätzliche Führung, z. B. ein Rohr aus Wolfram, bis zu den Elektrodenkontakten zu führen. Die Länge wird dabei zweckmäßig so gewählt, daß das Schmeizmaterial 43 bereits durch den Stromfluß vorgewärmt ist. aber noch nicht geschmolzen ist, wenn es in das Schmelzschlackebad 42 eintritt sondern daß es erst kurz nach dem Eintritt dort schynilzt. Die Führung und Kontakte werden entsprechend dem Ansteigen der Schmelze hochbewegt.
In l'ig. 2 ist eine weitere Vorrichtung zur l)urchführung des Verfahrens dargestellt. in der kontinuierlich Stangen oder Platten, je nach dem horizontalen Querschnitt des Formraumes der Form 50 oder bei geeigneter Ausgestaltung des Querschnittes auch Rohre oder Profile hergestellt werden können.
Weiterhin ist dort schematisch eine Steuervorrichtung ST dargestellt.
die in ähnlicher Art auf die Vorrichtung in Fig. 1.3,4 und 6 übertragen werden kann.
Die Form 50 besteht aus Kupfer und ist von Kühlwasser durchströmt, das an den Kühlwasseranschlüssen 53a, 53b zu- bzw. abgeführt wird.
In der Kühlwasserzuleitung Kwe liegt ein von der Steuervorrichtung Sr gesteuertes Ventil V, und am Kühlwasseraustritt Kwa liegt ein Wassertemperaturmelder rw, der die Wassertemperatur der Steuervorrichtung ST meldet, die den Kühlwasserfluß überwacht und steuert.
Der Forrnquerschnitt ist an der oberen Kante trichterförmig angeschrägt, und um die obere Querschnittsöffnung ist rnit ca. 1 cm Abstand ein Aufsatzrand 51 aus Stahl gesetzt. der den Austritt des Schlackebades 42 seitlich begrenzt.
Oberhalb der Form 50 ist eine Dosiervorrichtung D für die Zuführung von Schlackepulver SP und eine Antriebs- und Pendelvorrichtung A/P für ciie Zufuhrung des Schmelzmaterials 63. das über den Elektrodenkontakt 64 geführt ist, angeordnet.
Unterhalb der Form ist eine Zugvorrichtung M angeordnet, die über eine Spindel 68 und einen Greifer 67 das erstarrte im Querschnitt geformte Material 60 abzieht. Zu Beginn des Prozesses ist in die Form ein Angußstück 65 eingesetzt, an das sich an der Gußnaht 66 das Legierungsmaterial 60 anschließt. Bei geeigneten Verwendungen kann das Material von der Legierung 60 von dem des Angusses 65 verschieden sein. Eine Schweißung erübrigt sich dadurch. Dies könnte für ein Werkstück, dessen Ende zu bearbeiten ist, aber keine Spezialeigenschaften erfordert, Verwendung finden. Es ist allerdings auch möglich, einen Anguß in einer unten geschlossenen Form nach Fig. 1 vorzunehmen, wenn die Form entsprechend im Innenraum ausgestaltet ist, so daß sie das entsprechende Teil aufnehmen kann.
Die Zugvorrichtung M kann auch, z. B. mit Rollen oder periodisch arbeitenden Greifern, wie in Fig. 6 gezeigt, den Materialstrang abziehen, so daß ein völlig kontinuierlicher Endlosprozeß durchgeführt werden kann. Der abRezogene Materialstrang kann dann in bekannter Weise mit einer sogenannten fliegenden Trennvorrichtung zerteilt werden. Auch kann der ganze Prozeß oder das Abziehen kurzzeitig jeweils während eines Trennvorganges angehalten werden.
Die Ausführungen zu Fig. 1, die das Pendeln des Schmelzmaterials.
die Verwendung von parallelen Materialzuführungen usw. betreffen.
treffen auch auf die anderen Figuren zu. Praktische Versuche haben ergeben, daß pro Materialzuführung etwa 60 kg Legierung in einer Stunde erscholzen werden können.
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, daß der Abzug so schnell erfolgt. daß die Austrittstemperatur unterhalb der Form 50 ca. 10000C beträgt. Die Schmelze 61 erstarrt innerhalb der Form; sie ist von dem Schlackebad 62 von einigen Zentimetern höhe im oberen Bereich der Form abgedeckt, dessen Temperatur selbstverständlich, zumindest partiell wesentlich höher als die Schmeiztemperatur der Legierung und der zugeführten Bestandteile liegt, die durch die %zufuhr der Schmelzenergie durch geeignete Wahl der Spannung bzw.
des - nmes des ( .enerat lars CX bestimmt wird, Der Prozeß läßt sich von einem Betriebsfachmann steuern und überwachen, es ist aber vorteilhaft, eine vollautomatische Steuerung vorzusehen, wie dies im folgenden dargestellt ist.
Die Steuervorrichtung ST hat eingangsseitig einen Zeit geber CL, mittels dessen es möglich ist, insbesondere die Anlaufbedingungen des Prozesses zu steuern. Weiterhin ist eine Eingabevorrichtung E vorgesehen, die z. B.
eine Tastatur ist, mit der die Betriebsparameter, Solltemperaturen und Grenzwerte sowie Antriebsdaten für die Zu- und Abführung der Materialien und die Pendelbewegung vorgegeben werden.
Weiterhin sind eingangsseitig ein Austrittstemperaturmelder Ta, ein Formtemperaturmelder Tf, ein Schlacketemperaturmelder Ts und, soweit vorhanden, - nicht dargestellt - Bewegungs- oder Positionsmelder von der Antriebs-Pendelvorrichtung A/P, der Zugvorrichtung Z, der Dosiervorrichtung D Strom. oder Spannungsmelder des Generators G und ggf. Meldeleitungen der Kühlanlage des Kühlwassers, der Umwälzpumpe, der Trennvorrichtung usw. an die Steuervorrichtung ST angeschlossen.
Entsprechend sind an sie ausgangsseitig angeschlossen: die Steuereingänge der Antriebs- und Pendelvorrichtung A/P, der Zugvorrichtung Z, der Dosiervorrichtung D, des Generators G und ggf. angeschlossener Vorrichtungen wie Kühlanlage, Trennvorrichtung u. ä., sowie eine Ausgabevorrichtung, die eine Anzeigevorrichtung und einen Drucker beinhalten kann, auf denen Betriebsdaten und Störungsmeldungen gemäß Vorgaben ausgegeben werden.
Für die Regelung des Prozesses nach dem Verfahren wird aus der Austrittstemperatur durch Vergleich mit einer vorgegebenen Temperatur die Geschwindigkeit der Zugvorrichtung bestimmt und ebenso die Geschwindigkeit der Materialzufuhr durch den Antrieb A/P. Aus dem Materialdurchsatz und aus der Schlacketemperatur Ts durch Vergleich mit einem Sollwert wird weiterhin die Energiezufuhr des Generators G geregelt.
Weiterhin wird aus der Formtemperatur Tf im oberen Formbereich die Schlackenhöhe bestimmt, die einerseits zur Regelung der Dosiervorrichtung und andererseits zum Differenzausgleich zwischen Materialzu- und -abfuhr, d.h. der Höhe des Spiegels der Legierungsschmelze 61 genutzt wird.
Zusätzlich erfolgt eine Oberwachung der Einhaltung von vorgegebenen Grenzwerten der gemeldeten Eingangsdaten, bei deren Oberschreitung Stbrungsmeldungen ausgegeben werden und unter Umständen der Prozeß angehalten wird, indem die Materialtransporte gestoppt und die Energiezufuhr bis auf einen Erhaltungswert für den flüssigen Zustand der Schlacke reduziert oder abgeschaltet wird.
Es ist ersichtlich, daß die Vorrichtung auch in der Weise genutzt werden kann, daß der Strom des Generators über inerte Elektroden, z. B. aus Wolfram, dem Schlackebad zugeführt wird. Das Schmelzmaterial kann dann auch ganz oder teilweise als Pulver dosiert eingestreut werden oder getrennt in einem Induktionsofen verflüssigt und flüuig dosiert zugeführt werden. Hierzu wird die Antriebs- und Pendelvorrichtung Ä/P durch eine entsprechende Dosiervorrichtung für Pulver oder Schmelze ersetzt.
Die gezeigten Vorrichtungen und die beschriebenen Varianten sowie der Prozeß können auch vorteilhaft für andere Legierungen eingesetzt werden, die im üblichen Gießverfahren nur mit Einschränkung verarbeitet werden können. Hier liegen eigenständige Erfindungen vor.
Die Steuervorrichtung ST kann durch eine programmgesteuerte Prozessorsteuerung gebildet sein. Es ist aber wegen der weitgehenden Unabhingigkeit der Regelkriterien auch möglich, vollig getrennte Regelvorrichtungen für den Materialfluß, die Energiezufuhr und die Schlackepulverdosierung einzusetzen. Nur die Steuerung der Gesamtvorrichtung, insbesondere in der jeweiligen Startphase, muß dann koordiniert erfolgen.
Um den Energiebedarf beim Schmelzvorgang zu verringern und auch die Kühlung zu erleichtern. was wiederum einen erhöhten Materialdurchsatz ermöglicht, ist es vorteilhaft, das Schmelzmaterial aus solchen Bestandteilen zusammenzusetzen, die Legierungen aus zwei oder mehr der Komponenten sind, die gegenüber den Komponenten selbst einen möglichst niedrigen Schmelzpunkt besitzen und auch ein geringeres Volumen haben, was für das Füllen der Rohre oder Bänder vorteilhaft ist. So können Fer roverbindungen mit den Leg ierungsbestandteilen wie Ferrosilizium, -mangang, -chrom, -wolfram oder auch Dreistoffsysteme wie Fe-Cr-C, Fe-Si-Mn, Fe-W-C genommen werden und in geeigneter Weise zur Erreichung der jeweiligen Gesamtstoffbilanz kombiniert werden.
Das Verfahren, das mir den gezeigten Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 durchgeführt wird kann bei entsprechender fachmännischer Abwandlung auch statt mit Widerstandserwärmung im Schlackebad auch unter Schutzgas mit Energiezufuhr über einen Lichtbogen zwischen dem Schmelzmaterial und der Schmelze erfolgen.
Die Verwendung des Schlackebades bietet durch die auftretenden hohen Turbulenzen den Vorteil, daß Seigerungen weitgehend vermieden werden.
Diese vorteilhafte Wirkung wird noch erhöht durch das Rühren infolge der Pendelbewegung des zugeführten Schmelzmaterials, insbesondere wenn dieses wie in der Zeichnung dargestellt, als Elektrode dient.
Die nichtlineare negative Widerstandscharakteristik des Schlackebades und die hohen Magnetfelder um die Elektrode und den jeweils ausgebildeten Strompfad führen zu den Turbulenzen und Bewegungen im Schlacke bad. Diese überträgt sich auf die Metallschmelze, so daß nur an der kälteren Grenzzone die Erstarrung der Schmelze erfolgt. Wegen der unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeit der Schlacke und der Metallschmelze ist die Schlacke auf einer erheblich höheren Temperatur, so daß das eingebrachte Schmelzmaterial in kurzer Zeit vollständig schmilzt Durch die Bewegung in der Schlacke und Schmelze werden alle Legierungsbestandteile gut durchmischt; größere Kristalle können sich nicht in der Schmelze bilden.
Fig. 3 zeigt eine ähnliche Vorrichtung wie Fig. 2. wobei der wesentliche Unterschied darin besteht, daß die Formwand der Form 50 mit einem Gewinde versehen ist, das dem Gewinde 55 des erstarrten Materials 60 gemäß gestaltet ist, welches z. B. für eine ein- oder mehrgängige Extruderschnecke vorgesehen ist.
Entsprechend der günstigsten Kraft- und Drehmomentrichtung zur Abführung des erstarrten Materials 60 ist unterhalb der Form 50 eine Schraubvorrichtung vorgesehen, die eine kombinierte Dreh- und Zugvorrichtung M ist.
Das Vorlaufstück 65 oder das erstarrte Material ist in einer wassergekühlren Gewindebuchse 70 geführt. Ober eine Kupplung 71 ist an das Vorlaufstück 65 eine Profilstange 65' koachsial angeschlossen, an die über eine Gleitführung 72 ein Antrieb aus Zahnrädern 76 von einem Motor 77 angreift, der die Profilstange 65' und damit das Vorlaufstück 65 und das erstarrte Material 60, geführt durch die Gewindebuchse 70 und das Gewinde in der Form 50, nach unten schraubt. Der Motor 77 ist von der Steuervorrichtung ST antriebsseitig gesteuert. Ein geeigneter elektrisch oder hydraulisch angetriebener Motor findet Verwendung. Getriebe und Motor können auch in anderer bekannter Weise gestaltet sein, und es kann auch der Motor evtl. zusammen mit einem Getriebe selbst in einer Gleitführung gelagert sein, wobei er direkt an der Kupplung 71 angreift.
Fig. 4 und 5 stellt in zwei verschiedenen Seitenansichten in teilweise schematisierter Weise eine weitere Vorrichtung ausschnittsweise dar, mit der gekrümmte Werkstücke erzeugt werden können. Die Form 50a ist in Fig. 4 geschnitten gezeigt, so daß der Ringabschnitt der Form zu erkennen ist, in dem die Schmelze erstarrt. Unterhalb der Form ist eine Zugvorrichtung Ma angeordnet, die in Richtung der Krümmungslinie K des erzeugten Ringsegmentes das erstarrte Material abzieht. Die Zugvorrichtung Ma besteht aus beidseitig angeordneten wassergekühlten Greifern 90, 90' (Fig. 5), die durch eine hydraulisch gesteuerte Spannvorrichtung mit einem Zylinder H2 in Schließ- und Öffnungsrichtung S, tS betätigt werden und die durch Hydraulikantriebsmittel H1, H3 in Zugrichtung Z und zurück bewegbar sind. Zeitlich gesteuert wird somit in der Folge Schließen S, Ziehen Z, Öffnen Ö und die Rückbewegung und eine Wartezeit ausgeführt.
Hierzu dienen die Hydraulikventile V1 - V4, die, wie in Fig. 2 gezeigt, von der Steuervorrichtung ST gesteuert werden.
Es ist fachmännisches Können, Kombinationen der in den Figuren gezeigten Vorrichtungen zu verwenden und z. B. gekrümmte Hohiprofile gemäß Fig. 4 mit Fig. 6 oder gewendelte Werkstücke- herzustellen, wenn jeweils die Form und die Abzugsvorrichtung aufeinander abgestimmt erstellt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Profil- oder Formteilen, insbesondere Extruderschnecken oder Dichtungsringen, bei dem die Legierungsschmelze in eine gekühlte Form (30,50) gebracht wird und unter Schutzgas- oder Schlackeabdeckung erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungsschmelze (41,61) entsprechend dem Erstarrungsvorgang fortlaufend so in die Form (30,50) eingebracht wird, da die Höhe der Legierungsschmelze (41,61) über dem erstarrten Material (40,60) jeweils ein vorgegebenes Maß nicht überschreitet, und daß während der laufenden Zuführung der Schmelze (41,61) ggf. die Schlacke durch Fnergiezufuhr als Schlackebad (42,62) flüssig gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung in einem Lichtbogen und/oder dem Schlackebad (42,62) erschmolzen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Form (30,50) erschmolzene Schlacke (42,62) gegeben wird und die Rohstoffe der Legierung vorzugsweise in Form mindestens eines Metall rohres oder -bandes mit eingebördelten Metallkörnem in der vorgegebenen Gesamtzusammensetzung als Schmelzmaterial (43,63) dem Lichtbogen bzw. Elektroschlackebad (42,62) kontinuierlich zugeführt wird, wobei vorzugsweise das Schmelzmaterial (43,63) pendelnd oder kreisend über die Oberfläche der Schmelze 42,62;41,61) geführt wird. und die Schmelze (42,62;41,61) einerseits über die Form (30,50) und andererseits über das Schmelzmaterial (43,63) oder inerte Elektroden mit einem Generator (G) zur Zuführung der Schmelzenergie verbunden ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von Stangen-, Platten- oder Profilmaterial die Form (50) einen inneren freien Querschnitt entsprechend dem zu erzeugenden Profil hat und untenseitig offen ist und das erstarrte Material (60) kontinuierlich aus der Form (50) herausgezogen wird, wobei die Abzugsgeschwindigkeit etwa so bemessen ist, daß die Formaustrittstemperatur des Materials (60) ca. 10000 C beträgt und die Schmelzmaterialzufuhr dem Materialabzug entspricht und ggf. dem Elektroschlackebad (62) laufend Schlackepulver (SP) zugeführt wird, daß der Formraum bis nahe an den oberen Rand gefüllt ist, und die Energiezufuhr so groß gewählt wird, daß das Schmelzmaterial (63) im oberen Teil des Elektroschlackebades (62) abschmilzt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung von gewundenen oder gekrümmten Profilen wie Schneckengewinde, Wendel oder Kreissegment der Formraum in vertikaler Richtung mit einem Gewinde (55), einer Wendelung oder Krümmung versehen ist, und vor Zuführung der Legierung ein passendes Vorlaufstück (65,65a) von unten über einen Teil der Formhöhe in die Form (50,50a) eingeführt wird und nach Prozeßbeginn das Vorlaufstück (65,65a) und damit das erstarrte Material (60,60a) laufend oder intermittierend entsprechend der Gewindesteigung bzw. in Richtung des Wendelverlaufs bzw. der Krümmungslinie (K) aus der Form (50,50a) herausgedreht und/oder gezogen wird.

ó. Verfahren zur Herstellung der Legierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Materialien der Legierung zumindest teilweise als Zwei- oder Meh rstoffleg ierungen, die eine mõglichst geringe Schmelztemperatur, verglichen zu detl reinen Msterìalien, besitzen, z. B. Fe-Cr, Fe-Siw Fe-W, Fe- C; Fe-Cr-C, Fe-Si-Mn, vorzugsweise in Pulvetform in ein Eisenband eingebördelt dem Schmelzprozeß zugeführt werden.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 3 bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß die Form (30,50,50a) eine wassergekühlte Kupferform ist, oberhalb derer eine steuerbare Antriebs- und/oder Pendelvorrichtung (A,A/P) zur Zuführung des Schmeizmaterials (43,63) und ggf. eine Dosiervorrichtung (D) zur Zuführung des Schlackepulvers (SP) angeordnet ist, und daß unterhalb der ggf. unten offenen Form (50) eine steuerbare Dreh-und/oder Zugvorrichtung (M,Ma) für den Abzug des Vorlaufstückes (65,65a) und des erstarrten Materials (60,60a) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Herstellung von Gewindeschnecken in einem solchen Abstand unterhalb der Form (50), der vorzugsweise der Länge der zu erzeugenden Gewindeschnecke entspricht, eine vorzugsweise wassergekühlte Gewindebuchse (70) um das Gewinde des Vorlaufstückes (65) bzw.

des erstarrten Materials (60) bezüglich der Form (50) fest angeordnet ist und darunter ein Drehantrieb (M;76,77) auf einem Abschnitt (65t) des Vorlaufstückes (65,65') axial verschieblich gelagert und bezüglich der Gewindebuchse (70) fest angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (65') eine Profilstange ist, die in dem Drehantrieb (M), vorzugsweise in einem Antriebsrad (76) mit einer Schiebepassung gelagert ist, mit dem ein in seiner Drehzahl steuerbarer Motor (77), vorzugsweise ein Hydraulikmotor, über ein Getriebemittel, wie Zahnrad, Kette oder Ritzel gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugvorrichtung (Ma) so aufgebaut ist, daß zur Herstellung von gekrümmte ten Profilteilen auf deren ebenen parallelen Seiten vorzugsweise von Kühlwasser (Kw) durchströmte Greifer (90,90') angeordnet sind, die eine Schließbewegung (S) und Öffnungsbewegung (o) und eine Zugbewegung (Z) und entsprechende Rückbewegung in Richtung der Krümmungslinie (K), vorzugsweise über mit diesen gekoppelte Hydraulikantriebsmittel (Ht,H2,H3) gesteuert ausführen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge der Antriebs- und/oder Pendelvorrichtung (A.A/P), der Dosiervorrichtung (D), der Dreh-/Zugvorrichtung (M,Ma) bzw. des Motors (77) oder der Hydraulikantriebe (H1,H2,H3) und/oder des Generators (G) mit den Steuerausgängen einer Steuervorrichtung (ST) verbunden sind, die eingangsseitig mit einer Zeitgebervorrichtung (CL). einer Eingabevorrichtung (E), einem Aust rittstemperaturmelder (Ta). einem Schlacketemperaturmelder (Ts), einem Formtemperaturmelder (Tf). der vorzugsweise nahe dem oberen Formraumrand angeordnet ist. und/oder Rückmeldem der Antriebs-, Pendel-, Dosier-, Zugvorrichtungen verbunden ist, und daß die Steuervorrichtung (ST) nach eingegebenen Vorgabewerten die Schmelzenergiezufuhr und die Antriebs . Pendel-, Dosier- und Zugbewegungen bzw. -mengen zumindest für eine Prozeßbeginndauer steuert und danach durch Vergleich der gemeldeten Austrittstemperatur mit einem Vorgabewert aufgrund der Abweichung die Dreh-/Zug- und Antriebsbewegung steuert und/oder durch Vergleiche der Schlacketemperatur und/oder der Formtemperatur mit entsprechenden Vorgabewerten die Energiezufuhr, die Dosierung und ergänzend die Schmelzmaterialzufuhr steuert bzw. regelt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (ST) eingangsseitig mit einem Wassertemperaturmelder (fw. einen Vorratsmelder für Schmelzmaterial und/oder einem Vo@@assmelder für Schlackepulvet verbunden l'u'\e tst un.l ausgangsseitig ioit einer Ausgabevorrichtung (A), vorzugsweise einer Alarm- und Retriebsanreige und/oder einen ltuckwerk verbunden ist und daß die Steuervorrichtung (ST) die Eingangsgrößen von den Meldern (Tw,Tf,Ta,Ts) mit Grenzwerten vergleicht und bei deren Ober-bzw. Unterschreitung jeweils eine entsprechende Meldung ausgibt, sowie anforderungsgemäß laufend Betriebsdaten, wie Materialdurchsatz, Energiezufuhr und/oder Temperaturmeldungen ausgibt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im inneren Querschnitt der Form (50) mindestens ein wassergekühlter Kern (92), vorzugsweise über einen Haltearm (91), mit der Form (50) fest verbunden angeordnet ist, und daß das Schmelzmaterial (63) durch eine zum Kern (92) konzentrische Pendelvorrichtung (P) dem Schlackebad (62) bzw. der Schmelze (61) zugeführt wird.

14. Extruderschnecke, hergestellt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Legierung besteht, die 30 bis 40% Chrom, vorzugsweise 34% Chrom, sowie 1 bis 2% Kohlenstoff, 1 bis 2% Silizium, 2 bis 4% Kupfer, 1 bis 2% Vanadium und 2 bis 2,5% Mangan enthält.