<Desc/Clms Page number 1>
Bodenverschluss für Giesspfannen u. dgl.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Boden- verschluss für Giesspfannen u. dgl. zum Abgiessen schmelzflüssiger Medien hoher Temperatur aus einem Behälter durch eine öffnung im Behälter- boden, an welche sich ein Abgusstrichter an- schliesst.
Das Abgiessen von flüssigen Medien, insbeson- dere von Metallen, die mit Substanzen von leichterem spezifischen Gewicht, beispielsweise Schlak- ken verunreinigt sind, wird vorzugsweise durch den Behälterboden durchgeführt, wenn man bestrebt ist, eine Vermischung des Giessstrahles mit Schlackenteilen zu vermeiden. Dieses Verfahren ist in Stahlwerken allgemein gebräuchlich. Es wird hiebei das im Siemens-Martinofen, Konverter, Lich11bogen- oder Induktionsofen erschmolze- ne Gut besonders bei grossen Einsatzgewichcen zunächst in eine sogenannte Stopfenpfanne abgefüllt, aus der dann durch eine Bodenöffnung'. n die Kokille abgegossen wird.
Es ist bekannt, den Bodenabstich In der Weise durchzuführen, dass eine mit feuerfestem Material bewehrte Stange, die an ihrem unteren Ende einen keramischen Stopfen trägt, m den Tiegel oder die Schmelzpfanne eintaucht, wobei der Stopfen eine Bodenöffnung verschliesst. Das Abgiessen nach Erschmelzung und etwaiger weiterer Behandlung des Gutes erfolgt dann durch Herausziehen des Stopfens aus der Bodenöffnung.
Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, dass die Stopfenstange während der ganzen Dauer der Einschmelzung und der nachfolgenden Behandlung (Legieren, Entgasen u. dgl.) in die flüssige Schmelze eintauchen muss, wodurch leicht Verunreinigungen eingebracht werden, wenn das feuerfeste Material der Bewehrung und des Stopfens mit der Schmelze reagiert oder mechanisch und thermisch nicht genügend fest ist, so dass Teile davon abbröckeln. Es sollten für die Bewehrung und den Stopfen Materialien mit einer gewissen mechanischen Festigkeit verwendet werden, die grösser sein muss als die Festigkeit des Materials der Tiegelwände, weil sonst die keramischen Teile der Stopfenstange und des Stopfens durch herabfallende Brocken des zu schmelzenden Gutes beim Einschmelzen oder bei der Zustellung von Legiernngsbestandteilen leicht beschädigt werden können.
Die zur Verfügung stehende Auswahl solcher Materialien, die ausserdem auch in chemi- scher Hinsicht bezüglich Reaktionsträgheit ge- genüber dem Schmelzgut genügen, ist leider beschränkt und für manche Schmelzen sind solche Materialien überhaupt nicht verfügbar.
Eine weitere Schwierigkeit dieses bekannten Verfahrens liegt darin, dass der Stopfen, der meistens aus einer eingeschliffenen Kerami'khalbku- gel besteht, nach wenigen Giessoperationen durch den Angriff der Schmelze einem Verschleiss unterliegt, und dann. die Abgussöffnung nicht mehr dicht verschliesst und eventuell durch beim Abgiessen mitgeführte Schlackenteile anschmilzt und verklebt.
Es war auf jeden Fall bis jetzt nicht möglich, einen Metallschmelzofen mit einer Bodenabstichöffnung, die durch eine dauernd in die Schmelze eintauchende Stopfenstange geschlossen werden sollte, betriebssicher zu betreiben, da nicht die Gewähr dafür gegeben war, dass auch nach längerer Schmelzzeit sicher abgegossen werden konnte.
Ein anderer praktisch ausgeführter Vorschlag besteht darin, dass in die Albzgiessöffnung eines Schmelztiegels ein Metallstopfen aus demselben Material wie dasjenige, das erschmolzen werden soll, eingesetzt wird. Dieser Stopfen wird während der Schmelzperiode zunächst. durch in der Nähe angeordnete Kühlschlangen auf so niedriger Temperatur gehalten, dass er durch die darüberstehende Schmelze noch nicht verflüssigt werden kann. Erst zum Zwecke des Abgiessens wird z. B. durch induktive Erhitzung durch einen Hocbfrequenzstrom, der durch eine die Atbgiess- offnung umgebende Induktionsheizspule fliesst, aufgeschmolzen.
Der Nachteil dieses bekannten Verfahrens besteht darin, dass der Giessstrahl in seiner Stärke nicht reguliert werden kann und auch kein Unterbrechen des Giessens bei eventuellen Störungen möglich ist. Weiterhin muss zur Vorbereitung der nächsten Schmelze, d. h. zum Einsatz eines neuen Stopfens die vollständige Abkühlung des Tiegels abgewartet werden. Dadurch i wird der Ausnutzungsgrad des Ofens wesentlich verringert. Es entstehen Energieverluste und das
<Desc/Clms Page number 2>
Tiegelmaterial wird durch den dauernden Tem- peraturwechsel stark beansprucht.
Ahnliches gilt für den weiteren in einer älteren
Patentanmeldung erwähnten Vorschlag, eine Ein- richtung zum Abgiessen von schmelzflüssigen Me- dien hoher Temperatur durch den Behälterboden so auszubilden, dass der Behälterboden in einen heizbaren Abgusstrichter mündet und dass die
Mündung des Abgusstrichters durch eine Schie- D oberplatte nach Wahl verschlossen bzw. geöffnet werden kann. Die Beheizung des Abgusstrichters kann hiebei mittels Induktionsheizung oder auch durch Widerstandsheizung erfolgen. Als Schieber- platten sind Platten aus hochtemperaturfesten, 5 keramischen Materialien oder Metallplatten geeig- net.
Ferner ist noch ein Bodenverschluss bekannt ge- worden, bei dem sowohl für die Bodenöffnung des Behälters als auch für die untere Mündung des Abgusstrichters je ein eigenes Absperrmittel vorgesehen ist, wobei das Absperrmittel für die untere Mündung des Abgusstrichters zur Regelung der Giessstrahlstärke dient. Die Aufgabe des dich- ten Bodenverschlusses soll dabei das Absperrmit- tel für die Bodenöffnung des Behälters erfüllen, was jedoch, wenn. als Absperrmittel ein Stopfen verwendet ist, aus den oben angeführten Grün- den nicht mit Sicherheit möglich ist. Auch wenn an Stelle des Stopfens eine.
Schieberplatte als
Absperrmittel für die Bodenöffnung des Behäl- ters verwendet wird, ist die Situation nicht gün- stiger, denn auch die Schieberplatte ist, wie die
Erfahrung leider immer wieder gezeigt hat, kein zuverlässig dichtendes Element für Schmelzen ho- her Temperatur.
Besonders im Falle des Hochvakuumschmel- zens, das dazu bestimmt ist, Metalle und Legie- rungen grösster Reinheit bzw. äusserst genau defi- nierter Zusammensetzung herzustellen, kommt es darauf an, dass die durch den Ausschluss der At- mosphäre erzielbare Freiheit von Verunreinigun- gen nicht wieder durch eine ungeeignete Abguss- vorrichtung verlorengeht.
Da geeignete Abguss einrichtungen ! bis vor kur- zem nicht zur Verfügung standen, behalf man sich in der Vakuumtechnik dadurch, dass das Vergiessen durch Kippen des Schmelztiegels, wel- cher um eine Achse drehbar gebaut wurde, erfolgte. Kippbare Tiegel lassen sich aber nicht über ein gewisses Chargengewicht hinaus betriebs- sicher bauen. Ausserdem betragen die Kosten einer Schmelzanlage mit kippbarem Tiegel mindestens das Doppelte einer solchen mit Bodenabguss.
Eine betriebssichere Abgiesseinrichtung zum Abgiessen schmelzflüssiger Medien sehr hoher Temperatur durch den Behälterboden ist daher gerade in der Vakuumtechnik von grosser wirtschaftlicher und technischer Bedeutung, insbesondere für Grossanlagen und ganz besonders in den Fällen, in denen es sich um die Herstellung von Legierungen handelt, die stark zur Seigerung neigen, wie z. B. gewisse hochwarmfeste Legierun-
EMI2.1
Durch letztere Massnahme wird nämlich bekannt- lich die Blockseigerung herabgesetzt und ausser- dem der Aufwand, der mit der Dauerstandfe- stigkeitsprüfung verbunden ist, wesentlich ver- ringert, da diese dann nur an einem Block durch- geführt werden muss.
Diese Aufgabe erfüllt die Erfindung unter Ver- meidung der aufgezeigten Mängel bekannter Abgiesseinrichtungen durch einen Bodenverschluss für
Giesspfannen u. dgl. zum Abgiessen schmelzflüssiger Medien hoher Temperatur aus einem Behälter durch eine Öffnung im Behälterboden, an welche sich ein Abgusstrichter anschliesst, welcher in der Kombination folgender an sich bekannter Merkmale besteht : a) die Bodenöffnung des Behälters ist durch eine Stopfenstange verschliessbar ; b) der Abgusstrichter ist'beheizbar ausgebildet und c) für die untere Mündung des Abgusstrichters ist ein eigenes Absperrmittel vorgesehen.
Durch diese Kombination an sich bereits bekannter bzw. vorgeschlagener Einzelelemente, entsteht eine Einrichtung, die ein betriebssicheres Abgiessen durch einen Behälterboden auch bei sehr langer Schmelzzeit und sehr hohen Tempera- ! turen gewährleistet. Durch die erfindungsgemä- sse Kombination kann der für sich allein aus oben genannten Gründen oft überhaupt nicht brauchbare Stopfen eine Funktion erfüllen, welche eine Einrichtung mit Schieberplatte auch in solchen Fällen zur vollwertigen Abgussvorrichtung macht, in denen sie bisher bei sehr langer Einschmelzund Behandlungsdauer und besonders bei sehr hohen Temperaturen versagte.
Die anliegenden Zeichnungen zeigen im Schnitt zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemÅa- ssen Einrichtung.
EMI2.2
2 befindliches metallisches Gut 3 vermittels einer Induktionsheizspule 4 erschmolzen wird. Tiegel und Induktionsheizspule werden in einem Rahmen 5 durch die keramische Bodenplatte 6 getragen. ! Der Tiege1boden meist eine trichterförmige Verlängerung 7 auf, welche durch eine zu- 1 sätzliche Induktionsheizspule 8 beheizt werden kann. Der Abgusstrichter ist durch eine keramische Platte 9 auf dem Rahmen 5 abgestützt. An der Unterseite der Platte 9 gleitet eine Schieberplatte 10, die evtl. durch Kühlrohre 11 gekühlt 1 sein ! kann und welche nach Bedarf die Mündung des Abgusstrichters freigibt oder verschliesst.
Die Platte 10 kann mittels eines Armes 12 nach Wahl in den Weg des Giessstrahls geschwenkt werden. Zur Betätigung des Armes 12 dienen die Welle 1 : 13, die Kegelräder 14 und 15 und eine vakuumdichte Drehdurchführung 16 einer von ausserhalb
EMI2.3
<Desc/Clms Page number 3>
Bei dem vorbeschriebenen Ofen kann der
Schmelztiegel 2 in die Spule 4 unter Benützung eines entsprechenden Kernes eingestampft werden.
Zum Stampfen des Tiegels wird zuerst die kera- mische Platte 9 in den Rahmen 5 eingelegt und die Hilfsspule 8 und weiters Versteifungsrippen
18 und darauffolgend die Bodenplatte 6 einge- setzt. Auf der Bodenplatte 6 sitzt die Induk- tionsheizspule 4 auf. Diese wird ebenfalls durch radial angeordnete Versteifungsrippen 19 abge- stützt. Der Aufbau wird durch die Ringe 20 und
21 abgeschlossen. Unter Verwendung von Asbest zur Bildung der äusseren Tiegelwand und eines als Kern dienenden Formstückes wird feuerfestes Gut, z. B. pulverförmiges Magnesiumoxyd, ein- gestampt und so der Abgusstrichter 7 und dann der Tiegel 2 aufgebaut. Der fertiggestampfte Tiegel kann in der Induktionsheizspule gesintert werden, wenn der Kern elektrisch leitend ist, z. B. aus Graphit besteht.
Es ist eine Kokille 22 in einer Verlängerung 23 des Ofengehäuses 1 vorgesehen, in welche das Gut 3 vergossen werden soll. Der Ofen wird mit nicht gezeichneten Pumpen evakuiert und gegebenenfalls mit Schutzgas gefüllt.
Zusätzlich zu dem als Schieberplatte 10 ausgebildeten Absperrmittel ist gemäss Erfindung aber noch eine Stopfenstange 24 vorgesehen, die mittels Stopfen 25 die Bodenöffnung des Schmelztiegels wahlweise zu öffnen und zu schliessen gestattet. Die Stopfenstange ist durch eine va- kuumdichte Durchführung 26 hindurch von ausserhalb des Vakuumraumes bedienbar, u. zw. soll die Stopfenstange nicht nur von der Boden- öffnung abgehoben, sondern ganz aus der Schmelze herausgezogen werden können. Im übrigen können Stopfenstange und Stopfen in gleicher Weise ausgeführt sein, wie es bisher üblich war.
Die beschriebene Vorrichtung lässt eine Reihe vorteilhafter Operationen beim Schmelzen und Giessen zu, die mit bisherigen Einrichtungen nicht sämtlich bewerkstelligt werden konnten.
Für das Einschmelzen der jeweils ersten Tiegelcharge wird die Mündung des Abgusstrichters mittels der Schieberplatte 10 verschlossen, während der Stopfen 25 ganz aus dem Tiegel herausgezogen ist. In dieser Stellung des Stopfens 25 ist ein ungehindertes Beschicken des Tiegels mit dem zu schmelzenden Gut möglich. Selbstverständlich gelten diese und die folgenden Ausführun-
EMI3.1
SchutzgasöfenOfen mit anderer Beheizungsart. Bei Vakuum- öfen kann die Beschickung des Tiegels durch bekannte Schleuseneinrichtungen erfolgen. Für das Schmelzen und Giessen kann ein Vakuum mit bekannten Mitteln erzeugt werden.
Beim darauffolgenden Niederschmelzen des Einsatzes, welches durch Einschalten des Heizstromes, der die Induktionsheizspule 4 durchfliesst, erfolgt, füllt sich zunächst der Abguss- trichter 7 mit Schmelze, die an der kalten Schie- berplatte und an den gekühlten Wänden des Ab- gusstrichters erstarrt. Natürlich muss vorher recht- zeitig die Kühlwasserversorgung der Induktion- heizspule 4, der Hilfsspule 8 und der Schieber- platte eingeschaltet werden. Es wird auf diese
Weise ein Pfropfen aus dem Schmelzgut im Ab- gusstrichter gebildet.
Nach Beendigung des
Schmelzvorganges und der etwa anschliessenden
Behandlung des Gutes, Zugabe von Legierungs- bestandteilen u. dgl., kann das Vergiessen der ersten Charge erfolgen, indem die Schieberplatte
10 beiseitegeschwenkt wird und der Pfropfen er- starrten Schmelzgutes im Abgusstrichter mittels der Hilfsinduktionsheizspule 8 weggeschmolzen wird.
Will man nun während des Abgiessens den
Giessstrahl regulieren oder stoppen, dann braucht lediglich. die Bodenöffnung des Tiegels mittels des
Stopfens 25, der jetzt in die Schmelze eintauchen wird, mehr oder weniger verschlossen werden, wodurch eine ! feinfühlige Regelung der Giess- strahlstärke leicht erzielt werden kann. Zweck- mässig wird nicht die gesamte erste Schmelze vergossen, sondern deren letzter Teil durch Vor- schieben der Schieberplatte 10 vor die Mündung des Abgusstrichters im Abgusstrichter 7 zum Er- starren gebracht, um einen neuen dichten Pfrop- fen für die nächste Charge zu bilden. Sobald dieser Pfropfen gebildet ist, kann die Schieber- platte 10 wieder'beiseite geschwenkt werden.
Der Tiegel steht dann für eine Nachchargierung und eine neue Schmelze zur Verfügung, wobeiwie ersichtlich-die beiden empfindlichen Teile der Ahgusseinrichtung, Stopfenstange 24 und Stopfen 25 und die Schieberplatte 10 während der ganzen Dauer des Einschmelzprozesses und der anschliessenden weiteren Behandlung des geschmolzenen Gutes überhaupt nicht, weder ther- : misch noch mechanisch, beansprucht werden.
Auch beim Vergiessen der zweiten Schmelze soll darauf geachtet werden, dass ein Rest der Schmelze übrig bleibt, der dazu verwendet wird, einen neuen Pfropfen. für die nächstfolgende 1 Schmelze zu bilden und so fort. Dieses Verfahren hat gegenüber dem ähnlichen'bekannten Ver- fahren, bei dem auch ein Pfropfen verwendet wird, den Vorteil, dass der aus der Schmelze selbst hergestellte Pfropfen sehr genau die gleiche Zusammensetzung wie die Schmelze aufweist, so dass die nachfolgende Schmelze nicht durch eine etwa abweichende Zusammensetzung des vorher eingesetzten Pfropfens verdorben werden kann.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung hat besondere Vorteile, wenn es sich darum handelt, kurz nacheinander in mehrere Formen zu giessen. In diesem Falle werden-wie beispielsweise beim
EMI3.2
das Füllen der einzelnen Form nicht zu viel Zeit verbraucht werden, um eine zu starke Abküh- lung der andern Formen zu vermeiden. Dazu wäre das ältere Verfahren, bei dem jedes Mal das
<Desc/Clms Page number 4>
Abkühlen des Tiegel abgewartet werden muss bevor ein neuer Pfropfen eingesetzt werden kann, viel zu zeitraubend.
Im Gegensatz dazu gestattet
EMI4.1
der einzelnen Formen sehr rasch hintereinander durchzuführen, da lediglich der Drehtisch um eine Position weitergedreht werden muss und dann sofort wieder von neuem aibgegossen werden kann, u. zw. viel einfacher und sicherer als beim Abguss über den Tiegelrand, der durch Kippen des Tiegels reguliert werden muss.
Bei der oben erwähnten Möglichkeit, statt von einer Schieberplatte 10 zum Verschliessen der Trichtermündung von einem weiteren Stopfen Gebrauch zu machen, kann mit Vorteil folgende Einrichtung benutzt werden, die in Fig. 2 skizziert ist. In Fig. 2 bedeutet 30 den Bodenteil eines Schmelztiegels, dessen Bodenöffnung durch den Stopfen 31 geöffnet oder verschlossen werden kann. 32 ist der beheizbare Abgusstrichter, der von der Heizspule 33 umgeben ist. Die untere Mündung des Abgusstrichters kann bei einer Vorrichtung nach Fig. 2 anstatt von einem Sdhieber von einem weiteren Stopfen 34 von unten her nach Wahl geöffnet oder verschlossen werden, wobei der Stopfen 34 zweckmässig von einer Pfanne 35 umgeben ist, welche mit dem Stopfen zusammen aus einem einzigen Stück eines hochtemperaturfesten Materials, vorzugsweise Graphit gebildet sein kann.
Die Pfanne 35 weist ihrerseits in ihrem Boden eine öffnung 36 auf, durch welche das aus dem Schmelztiegel abge- zogene Schmelzgut in die darunter befindliche Gussfort) !'37 ausströmen kann. Die Betätigung des von unten an die Mündung des Abgusstrich- ters 32 angepressten Stopfens 34 erfolgt am be- sten mittels eines Gestänges 38, welches an dem aus 34-35 gebildeten Formstück mittels eines
Kugelgelenkes 39 angreift. Das Kugelgelenk bringt den Vorteil, dass der Stopfen 34 sich stets gleichmässig an die Trichtermündung anlegt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Bodenverschluss für Giesspfannen u. dgl. zum Abgiessen schmelzflüssiger Medien hoher Tempe- ratur aus einem Behälter durch eine Öffnung im
Behälterboden, an welche sich ein Abgusstrichter anschliesst, gekennzeichnet durch die Kombina- tion folgender für sich bekannter Merkmale : a) die Boden & ffnung des Behälters ist durch eine
Stopfenstange verschliessbar ; b) der Abgusstrichter ist beheizbar ausgebildet und c) für die untere Mündung des Abgusstrichters ist ein eigenes Absperrmittel vorgesehen.