CH658721A5 - Schwimmer fuer metallschmelze. - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Schwimmer für Metallschmelze, verwendet zur Messung des Pegelstands der Schmelze. Der Schwimmer ist speziell in Niveaukontrolleinrichtungen für Metallschmelzen bei vertikalem DC (direct chili) und vertikalem EM (electromagnetic) Giessen von Metallen wie Aluminium, Magnesium und deren Legierungen anwendbar.
DC Giessen schliesst im allgemeinen das Einbringen von Metallschmelze in die Beschickungsöffnung einer wassergekühlten, an ihrem einen Ende offenen, röhrenförmigen Gussform und das Wegziehen von verfestigtem oder teilweise verfestigtem Metall an der Ausstossseite der Gussform ein. Kühlmittel, gewöhnlich Wasser, wird auf die die Ausstossseite der Gussform verlassenden Metalloberflächen gebracht. Die Verfestigung wird vor allem durch diese Anwendung von Kühlmittel bewirkt. Wenn begonnen wird, Schmelze in die Gussform einzubringen, ist die Ausstossseite der Gussform mit einem nach unten bewegbaren, den Barren oder Gussblock während dem Giessen nach unten führenden Unterkolben verschlossen.
EM Giessen ist ein zum DC Giessen sehr ähnliches Verfahren, jedoch mit der Ausnahme, dass anstelle der Gussform, die während der Verfestigung des Metalls dessen Gestalt bestimmt, der durch ein elektromagnetisches Feld erzeugte, durch eine die Schmelze umgebende ringförmige Spule hervorgebrachte Druck den Umriss der Schmelze bestimmt. Im EM Giessverfahren wird die Verfestigung hauptsächlich durch die Anwendung eines Kühlmittels an der Metalloberfläche bei der Ausstossöffnung der Spule erreicht.
Im vertikalen, kontinuierlichen Giessprozess, sei es mit Hilfe einer Gussform oder eines elektromagnetischen Felds, ist es ausserordentlich wichtig, das Niveau der Schmelze innerhalb der formgebenden Mittel zu regeln. Es hat sich gezeigt, dass es für eine präzise Niveaukontrolle von Vorteil ist, ein schwimmendes Mittel zu verwenden, welches betriebsfähig mit einem Niveausensor, wie z.B. das in der am s 26. Mai 1981 eingereichten, gleichzeitig anhängigen Anmeldung SN 266,788 beschriebene Linear-Verschiebungs-Umsetzungsgerät, verbunden ist. Gemäss des in der oben erwähnten Anmeldung beschriebenen und gleichzeitig beanspruchten Verfahrens wird das Signal des Umsetzungsgeräts io dazu verwendet, die in die Gussform oder die Spule fliessende Menge an Schmelze zu regulieren und dadurch das Niveau der Schmelze zu regeln.
Früher ist es jedoch wegen der sich verändernden Wölbung der Schmelzenoberfläche schwierig gewesen, den is Schwimmer präzise zu positionieren. Beispielsweise ist es häufig so, dass ein nach unten in die Schmelze gedrückter Schwimmer durch seinen natürlichen Auftrieb nicht in genau dieselbe Position zurückkehrt, wenn der zusätzlich aufgebrachte Druck entfernt wird. Dasselbe Resultat tritt 20 ein, wenn der Schwimmer teilweise aus der Schmelze gehoben wird. Aufgrund dieser Unfähigkeit des Schwimmers, zu jeder Zeit in dieselbe Position zurückzukehren, ist es schwierig gewesen, unter Verwendung eines Schwimmers eine präzise Niveauregelung vorzunehmen. Dies ist vor 25 allem beim EM Giessen kritisch, da leichte Niveauveränderungen der Schmelze die Dimensionen des im Giessen begriffenen Barrens oder Gussstücks signifikant verändern können. Dieses Problem kann verschärft werden durch Veränderungen der Oberflächenspannung aufgrund Temperatur-30 änderungen, der Metallzusammensetzung etc.
Die Erfindung bezieht sich auf einen verbesserten Schwimmer für Metallschmelzen, der, sobald er auf der Oberfläche einer Schmelze positioniert ist, bezüglich der Schmelzenoberfläche immer dieselbe Position einnimmt. 35 Erfindungsgemäss besitzt der Schwimmer die Merkmale gemäss Anspruch 1. Das Gebiet der mindestens annähernd ebenen Fläche des oberen Teils, das mit der Metallschmelze in Kontakt steht, sollte wenigstens 10%, vorzugsweise mindestens 25% des der Schmelze zugekehrten Gebiets des Schwimmers betragen. Das in die Schmelze ragende Element verdrängt eine Menge Metall, welche praktisch dasselbe Gewicht wie der Schwimmer mit den auf ihm aufgebrachten, von Befestigungen herrührenden Kräften aufweist. 4S In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Schwimmer als Abschöpfungsmittel verwendet, um die Einlagerung von Oxiden oder Schlacke in das Metall, das vergossen wird, zu verhindern. In diesem Fall ist der Schwimmer im allgemeinen von ringförmiger oder -ähn-50 licher Beschaffenheit, so dass beim Einbringen von geschmolzenem Metall durch den inneren Bereich des Schwimmers die sich an der Oberfläche der Schmelze befindenden oder zu ihr auftauchenden Oxide während dem Giessen durch den Schwimmer zusammengehalten werden. 5S In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel sorgt das in die Schmelze reichende Element dafür, dass die Oxide oder Schlacken während dem Giessen aus dem Schwimmer entweichen. Damit ein Abschöpfen wirklich möglich ist, sollte der untere Teil mindestens 1,2 cm (0,5 inch), vorzugsweise jedoch mindestens 2,5 cm (1,0 inch) in die Schmelze eintauchen.
Obschon die Gestalt des in die Schmelze reichenden Teils nicht von grosser Bedeutung ist, ist es nicht wünschenswert, dass dieser Teil übermässig, z.B. 7,5 cm (3 inches) oder mehr 6S in die Schmelze hineinragt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels noch etwas näher erläutert. Es zeigt:
3
658721
Fig. 1 eine perspektivische, aufgeschnittene Ansicht eines bevorzugten erfindungsgemässen Schwimmers,
Fig. 2 einen Querschnitt des erfindungsgemässen Schwimmers, installiert an einem Apparatesatz für elektromagnetisches Giessen,
Fig. 3 und 4 andere erfindungsgemässe Ausführungsbeispiele. Zu den verschiedenen Zeichnungen sind gleiche Teile mit denselben Nummern versehen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht eines bevorzugten Schwimmers 10, der einen oberen Teil oder Kragen 11 mit einer mindestens angenähert ebenen Unterseite 12 und einen unteren Teil oder hineinragendes Element 13. Das Volumen des hineinragenden Elements 13 ist dasselbe wie das Volumen der von ihm verdrängten Schmelze, so dass die ebene Seite 12 des Kragens 11 auf der Oberfläche der Schmelze ruht. Das Gewicht des durch das Element 13 verdrängten Metalls sollte dasselbe sein wie dasjenige des Schwimmers mit den auf ihn einwirkenden Kräften aufgrund des an ihm angebrachten Zubehörs. Das Gebiet der ebenen Fläche 12 muss mindestens 10%, vorzugsweise mindestens 25% des totalen, gegen die Schmelze projizierten Schwimmergebiets betragen.
Fig. 2 zeigt einen bevorzugten Schwimmer 10 in Verbindung mit einem Apparatesatz für EM Giessen 20, der eine Spule 21, einen Wassermantel 22 und einen hitzebeständigen, nach unten gerichteten Ausguss 23, der geschmolzenes Metall in das Innere oder den inneren Raum der Spule 21 führt, enthält. Ein Unterkolben 24 ist mit dem Apparatesatz 20 ebenfalls verbunden und zu Beginn des Giessens innerhalb der Spule positioniert, um das geschmolzene Metall zu tragen, während der elektromagnetisch induzierte Druck auf das geschmolzene Metall dessen seitliche Ausdehnung bis zur Verfestigung zur endgültigen Gestalt bestimmt.
Die Spule 21 ist mit einer Anzahl Löcher oder Führungen 25 versehen, durch die Wasser vom Wassermantel auf das
Gussteil oder den Barren, der die Ausstossseite der Spule ver-lässt, geführt wird. Der Schwimmer 11 ist mit den Bolzen 26 und 27 versehen, die den Schwimmer in den Perioden, in denen nicht gegossen wird, also keine Schmelze innerhalb 5 der Spule 20 sich befindet, tragen.
Vorzugsweise ist einer der Bolzen 26 oder 27 betriebsfähig mit einem Umsetzungsgerät für lineare Verschiebungen (nicht gezeigt) oder einer entsprechenden Einrichtung verbunden, die ein von dem Niveau der Schmelzenoberfläche io 28, auf der der Schwimmer 10 ruht, abhängiges Signal erzeugt. Das Signal des Umsetzungsgeräts kann zur Kontrolle des Flusses an Schmelze von einer Quelle, wie z.B. einem Becken, durch einen hitzebeständigen, nach unten gerichteten Ausguss 23 verwendet werden. (Siehe dazu die is am 26. Mai 1981 eingereichte, gleichzeitig anhängige Anmeldung SN 266 798 von Takeda et al.)
In den Figuren 3 und 4 sind andere Ausgestaltungsmöglichkeiten des Schwimmers aufgezeigt, wobei im Vergleich zu Figur 1 die gegenseitige Position vom Kragen 11 und hin-20 einragendem Element 13 geändert wurden.
Der Schwimmer besteht aus einem Material, das eine geringere Dichte als diejenige der Schmelze aufweist und das mit Sicherheit der Schmelze und den harten Umgebungsbedingungen widersteht, damit eine genügende Lebensdauer 25 des Schwimmers besteht.
Geeignete Konstruktionsmaterialien enthalten leichte, hitzebeständige Materialien wie fasrige Magnesiumsilikate, Glasschaum (glass rock foam), geschäumte hitzebeständige 30 Materialien und ähnliches. Ein bevorzugtes Material ist fas-riges Magnesiumsilikat, das unter der Handelsmarke Mari-nite® verkauft wird.
Natürlich können verschiedene Modifikationen und Verbesserungen vorgenommen werden, ohne dadurch vom Sinn 35 der Erfindung oder dem Bereich der Patentansprüche abzuweichen.
B
1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Schwimmer für Metallschmelze, verwendet zur Messung des Pegelstands der Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass er einen oberen Teil mit einer mindestens annähernd ebenen Unterseite, die auf der Oberfläche der Metallschmelze ruhen soll und einen unteren Teil, der in die Schmelze eintauchen soll, umfasst, wobei die Fläche der mindestens annähernd ebenen Unterseite mindestens 10% der Grundrissfläche des Schwimmers beträgt und das Volumen des unteren, in die Schmelze eingetauchten Teils ein Volumen an Schmelze derart verdrängt, dass das Gewicht der verdrängten Schmelze mindestens annähernd dem Gewicht des Schwimmers mit allen durch Befestigungen auf ihm aufgebrachten vertikalen Kräften entspricht.
2. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche der mindestens annähernd ebenen Unterseite mindestens 25% der Grundrissfläche des Schwimmers beträgt.
2
PATENTANSPRÜCHE
3. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er leichtgewichtiges und hitzebeständiges Material enthält.
4. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gemessen von der ebenen Unterseite des oberen Teils, der untere Teil auf einer Länge von mindestens 1,2, aber nicht mehr als 7,6 cm in die Schmelze eintaucht.
5. Schwimmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass gemessen von der ebenen Unterseite des oberen Teils, der untere Teil auf einer Länge von mindestens 2,5 cm in die Schmelze eintaucht.
6. Schwimmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er als ringförmiger Abscheider ausgebildet ist.
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