DD156422A5 - Einrichtung zum vergiessen von metallschmelzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Warmhalte- oder Schmelzofen zum Vergiessen abgemessener Mengen von Metall-, insbesondere Nichteisenmetallschmelzen (Schwer- und Leichtmetalle). Es wird angestrebt, mit geringem baulichem und regelungstechnischem Aufwand eine genaue Mengenzuteilung der Schmelze direkt in die Giessform oder z.B. in Druckgussmaschinen zu erreichen, besonders fuer geringe Giessgewichte und rasche Taktfolgen beim Formguss. Die Loesung besteht darin, dass der Ofen mit einer Regeleinrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten, freien Schmelzeniveaus versehen ist und der Ofenraum unterhalb des freien Schmelzeniveaus einen mit einem unabhaengig steuerbaren Schiebeverschluss (Linear- oder Drehschiebeverschluss) versehenen Auslauf aufweist. Die Verwirklichung ist mit Oefen verschiedener Bauart moeglich, z.B. solche mit elektrischer Widerstandsheizung, Rinnen- oder Tiegel- Induktionsoefen, Warmhalteoefen mit getrenntem oder angebautem Schmelzaggregat.

Description

Berlin, den 2? ЛИ 981 AP B 22 D/227 716/6 58 814 / 28

Einrichtung zum Vergießen von Metallschmelzen Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung mit einem Warmhalteoder Schmelzofen zum Vergießen abgemessener Mengen von Metall-, insbesondere Nichteisenmetallschmelzen·

CharakteristIk der bekannten technischen Lösungen

Zum dosierten Vergießen von Metallschmelzen, insbesondere von NB-Metall-, z« B, Aluminiumschmelzen, sind Einrichtungen mit einem Warmhalte- oder Schmelzofen gebräuchlich, bei denen die Schmelze über ein schräges Steigrohr und einen Überlauf an dessen oberem Ende aus der Ofenwanne gefördert wird. Es sind verschiedene Anordnungen, z. B. mit Druckgas-Förderung aus einem Druckgefäß, mit einem eintauchenden Verdrängungskörper oder mit elektromagnetischer Förderung entlang dem Steigrohr bekannt. Dabei muß bei jedem Gießtakt eine größere Schmelffimenge (verglichen mit dem Gießgewicht) in Bewegung gesetzt werden, was zu Schaukelbewegungen oder zum "Überschwappen" der Schmelze führt. Besonders bei rascher Taktfolge und kleinen Gießgewichten wird dadurch eine genaue Dosierung erschwert, und es werden sehr hohe Anforderungen an die Steuereinrichtung gestellt. Außerdem kann nicht wirksam verhindert werden, daß auf der Schmelze schwimmende Verunreinigungen oder z, B, während Gießpausen sich bildende Oxide an der Überlaufstelle mitgerissen werden und in die Gießform gelangen. In noch vermehrtem Maß treten

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solche Schwierigkeiten bei kippbaren öfen auf, mit denen — trotz aufwendiger Konstruktion — ein einigermaßen genaues Dosieren nicht gelingt.

Eine völlig andere A_rt des Abmessens von SchmeQzemenge, wie sie z, B. zur Beschickung von Druckgießmaschinen angewendet wird, besteht in der Verwendung von Schöpfeinrichtungen. Hierbei dient ein an einem Schwenkarm befestigter Schöpflöffel sowohl zum Dosieren wie auch zum Transport der Schmelze aus der Ofenwanne zur Gießmaschine bzw· Gießform» Solche Schöpfeinrichtungen sind allerdings mechanisch kompliziert und sperrig und arbeiten mit recht langen Taktze iten·

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Vergießen von Metallschmelzen so auszubilden, daß durch eine einfachere Bauweise die Wirtschaftlichkeit und die Qualität der Schmelze verbessert werden»

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, mit geringem baulichem und regelungstechnischem Aufwand eine relativ genaue Mengenzuteilung direkt in die Gießform oder Gießmaschine, insbesondere auch für geringe Gießgewichte und rasche Taktfolgen zu erreichen_twie sie z. B, beim Formguß verlangt werden»

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Ofen mit einer Eege!einrichtung zur Aufrechterhältung eines

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konstanten, freien Schmelzeniveaus versehen ist und der Kaum des Ofens unterhalb des freien Schmelzeniveaus einen mit einem unabhängig steuerbaren Schiebeverschluß versehenen Auslaufkanal bzw. Abzugskanal aufweist.

Ein konstantes Schmelzeniveau — das sich mit relativ einfachen Mitteln realisieren läßt - bedeutet gleichbleibenden metallostatischen Druck an der Stelle des Auslaufes. Der außen am Gefäß angebrachte Schiebeverschluß bietet dagegen ⁶ewähr für zuverlässige, präzise öffnungs- und Schließfunktion ("Abscheren" des Auslaufkanals bzvs. der Strömung) und definierte Strömungsverhältnisse in offener Stellung· Damit sind die wesentlichen Voraussetzungen geschaffen für ein Abmessen der Gießgewichte durch einfache zeitliche Auf-Zu-Steuerung des Verschlusses, d_e h»_tes kann normalerweise eine Püllstandsüberwachung an der Gießform oder eine Wägung entfallen«, Außerdem ist ein Vergießen mit weniger Verunreinigung möglich, da der Abzug der Schmelze unterhalb der Badoberfläche und bei ruhigen Strömungsverhältnissen erfolgt«

Die Erfindung ist mit Vorteil bei einem Ofen mit elektrischer Widerständeizung im Futter des Ofens oder auch einem solchen mit Beheizung durch einen Einneninduktor anwendbar»

In der weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Möglichkeit, den Schiebeverschluß am Boden einer seitlich am Ofen angeordneten Gießrinne anzubringen. Dadurch wird eine besonders zweckmäßige Verbindung der Ofen- bzw. Gießeinrichtung mit einer Transporteinrichtung für die Gießformen oder auch mit Druckgußmaschinen geschaffen.

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Die Maßnahme, den Schiebeverschluß am Grund der ?/anne des Ofens anzubringen, ergibt den größtmöglichen metallostatischen Druck an der Stelle des Verschlusses, und in Verbindung mit einem Binneninduktor ermöglicht sie die Entnahme der Schmelze direkt aus dem Induktorkanal,

Darübei/hinaus ist es vorteilhaft, den Schiebeverschluß mit einer auswechselbaren Ausgußdüse zu gestalten. Bs besteht auch die Möglichkeit, den Schiebeverschluß mit einer Zeitsteuerungseinrichtung zu verbinden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann die Regeleinrichtung für das Schmelzeniveau eine Niveausonde und einen von einem Stellmotor und Kegler betätigten,in die Schmelze eintauchenden Verdrängungskörper aufweisen.

Ausführung be ispiel

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Fig. 1: eine Gießeinrichtung mit widerstandsbeheiztem Ofen mit seitlich daran angeordneter Gießrinne und

Fig. 2: eine Gießeinrichtung mit Rinneninauktions-Ofen.

Die teilweise schematische Darstellung nach Fig. 1 zeigt zum Warmhalten oder für die Schmelze einen Ofen 2, der im vorliegenden Fall mit einer im Futter des Ofens 2 eingebetteten elektrischen Widerstandsheizung 8 versehen ist. Die Wanne des

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Ofens 2 ist durch Trennwände 3 unterteilt; auf der einen ^eite befindet sich eine Beschickungskammer 4-, und gegenüberliegend ist eine Gießrinne 6 seitlich am Ofen 2 angebracht. Gegebenenfalls können auch mehrere Gießrinnen 6 vorgesehen sein. Die Wanne des ofens 2 ist vorzugsweise mittels loser Deckel 5 überdeckt, die jedoch keinen dichten Abschluß bilden, so daß das freie SchmelaBniveau 12 unter Atmosphärendruck steht.

Am Boden der Gießrinne 6 ist ein Schiebeverschluß 10 angebracht, der mit einem mechanischen Antrieb 17 versehen ist undubör einen Auslaufkanal 7 mit Schmelze beschickt viirdj es kann sich um einen Linear- oder ^rehschiebeverschluß von grundsätzlich bekannter Bauart handeln. Wie angedeutet, kann in der Umgebung des Auslaufkanals 7 eine zusätzliche oder verstärkte Beheizung vorgesehen sein, um das Einfrieren der Schmelze im Bereich des Schiebeverschlusses 10 zu verhindern. Selbstverständlich wird die Heizung des Ofens 2 zvieckmäßigervieise mit einer Temperaturregelung (nicht dargestellt) betrieben, um die Temperatur der Schmelze konstant zu halten. Die Ausgußdüse 11 des Schiebeverschlusses 10 ist, τ/?ie an sich bekannt, vorzugsweise auswechselbar, damit wahlweise Düsen mit unterschiedlichem Bohrungsdurchmesser eingesetzt werden können« Unterhalb der Gießrinne 6 bzvi« der Ausgußdüse 11 ist eine Gießform 36 angedeutet, die auf einer Fördereinrichtung 37» beispielsweise einem Rollenbett, ruht. In analoger Weise können natürlich auch andere Einrichtungen, wie Gießformen eines GießkarusseIs, ein umlaufendes Band für Masselguß oder auch die Gießkammer einer Druckgußmaschine изѵі, oder auch mehrere solcher Einrichtungen unabhängig voneinander über mehrere Gießrinnen б und zugeordnete Schiebeverschlüsse 10 beschickt «erden.

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Wesentlich ist, daß im Ofen 2 das freie Schmelzeniveau 12 mittels einer Regeleinrichtung konstant gehalten wird, so daß unabhängig von der Schraelzeentnahme beim Vergießen wie auch vom Nachfüllen von Schmelze (im Falle eines Ofens 2 zum Warmhalten) oder von Schmelzgut (im Falle eines Ofens 2 für die Schmelze) eine gleichbleibende Höhe h über der Verschlußebene des Schiebeverschlusses 10 aufrechterhalten wird. Eine geeignete Regeleinrichtung für das Schmelzeniveau 12, wie sie in Fig. 1 als Beispiel dargestellt ist, weist als Sollwertgeber eine Niveausonde 13 auf, die an einen Regler 16 angeschlossen ist. Das Stellsignal am Ausgang des Reglers 16 beaufschlagt einen Stellmotor 15» welcher die Höhenlage eines in das Schmelzbad eintauchenden Verdrangungskörpers 14 beeinflußt, um selbsttätig durch Veränderung der Eintauchtiefe das Schraelzeniveau 12 auf gleichbleibender Höhe h zu halten» Natürlich kommen auch andere Regelanordnungen für diesen Zweck in Betracht, wie etwa das Verdrängen der Schmelze mittels Druckgas oder das dosierte Nachfördern von (im Ofen 2 aufzuschmelzendem) Metall, Ais Niveausonde 13 kann gegebenenfalls ein einfacher Schwimmerschalter verwendet werden.

Indem dank der erwähnten Regelung des Schraelzeniveaus 12 auch der metallostatische Druck am Schiebeverschluß 10 entsprechend der Höhe h konstant bleibt, können nun abgemessene Schmelzemengen durch einfache Steuerung der jeweiligen Öffnungsdauer des Schiebeverschlusses 10 vergossen werden, wie mit der Zeitsteuereinrichtufig 18 in Verbindung mit dem Verschlußantrieb 17 angedeutet ist, Bei gegebener Höhe h des freien Schmelzeniveaus 12 und gleichbleibender Temperatur und Viskosität der Schmelze ist die Ausflußmenge pro Zeiteinheit praktisch durch den engsten Querschnitt innerhalb des Schiebeverschlusses

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10 gegeben, und dieser bestimmende Querschnitt läßt sich durch ^wahl des Bohrungsdurchmessers in der (vorzugsweise auswechselbaren) Ausgußdüse 11 festlegen, sofern der Durchmesser des Kanals 7 und der Bohrungen in den Verschlußplatten innerhalb des Schiebeverschlusses 10 größer gewählt wird. Indessen läßt sich der Durchfluß auch dadurch verändern, daß der Schiebeverschluß 10 nur teilweise geöffnet wird (Drosselstellung), und auf dieselbe Weise kann, sofern erforderlich, auch der Gießverlauf während der Formfüllung verändert werden. Der jeweilige Gießbeginn läßt sich natürlich selbsttätig über die Zeitsteuereinrichtung 18 auslösen, z, B, in Abhängigkeit von der Stellung einer Gießform 36 oder der Taktfolge einer Druckgußmaschine·

Wie leicht einzusehen ist, werden an die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Regelung des Schmelzeniveaus 12 keine hohen Anforderungen gestellt (einfache Nachlaufregelung), solange die abgemessenen Mengen im Vergleich zum Inhalt des Ofens 2 klein sind. Bei der relativ großen Schmelzeoberfläche j alle Bereiche des Ofens 2 sind untereinander als kommunizierende Gefäße verbunden; ergeben sich dann nur geringe bzw· langsame Schwankungen des Schmelzeniveaus 12, und es läßt sich ein ausgesprochen ruhiger, annähernd kontinuierlicher Kegelbetrieb aufrecht erhalten. Zu erwähnen ist außerdem, daß entsprechend dem bekannten Ausflußgesetzt die Durchflußmenge nicht proportional, sondern nur mit der Quadratwurzel der Schwankungen des Schmelzeniveaus 12 veränderlich ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 findet ein Ofen 22 Verwendung, welcher mittels eines Kinneninduktors28 beheizt wird. Eine seitliche, durch eine trennwand 23 abgeteilte Beschickungokarnmer 24 ist normalerweise mit einem Deckel 25

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abgedeckt» Die Eege!einrichtung zur Konstanthaltung des freien Schmelzeniveaus 32 kann wie beim Beispiel nach Fig. 1 oder gemäß einer der dort angegebenen Varianten ausgeführt sein; der Einfachheit halber sind in i'ig. 2 nur eine Niveausonde 33 und ein Verdrängungskörper 34· der Regeleinrichtung dargestellt.

Der Schiebeverschluß 30, dessen Ausgußdüse 31 wiederum mit Vorteil auswechselbar ist, ist hier am Grund der Wanne des Ofens 22 angebracht» Der Abzugskanal 27 geht im vorliegenden Fall vom tiefsten Punkt in einer "Ecke" des Induktorkanals 26 aus. Er läßt sich gegebenenfalls mit der normalerweise vorhandenen Entleerungs- und WartungsÖffnung für den Induktorkanal 26 kombinieren, da ohnehin der Schiebeverschluß 30 am Ofen 22 wegnehmbar befestigt ist, wodurch der Induktorkanal 26 und Abzugskanal 27 frei zugänglich sind·

Bei der dargestellten Schmelzeentnahme direkt aus dem Induktorkanal 26 kommt immer frisch aufgeheizte, gut durch-•mischte und von Verunreinigungen freie Schmelze 2um Abguß, wobei die volle, im Ofen 22 verfügbare Differenz der Höhe h zur Auswirkung kommt. Die gleichen Vorteile ergeben sich auch, wenn gemäß einer (nicht dargestellten) Variante eine seitlich abstehende, geschlossene Gießrinne am Ofen 22 angebracht wird, welche in Fortsetzung des Induktorkanals 26 den (verlängerten) Abzugskanal 27 aufnimmt und an deren Unterseite - ähnlich wie nach Fig. 1 - der Schiebeverschluß 30 befestigt wird.

Die vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen beschriebene Erfindung läßt sich mit verschiedenen Ofenbauformen ver-

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wirklichen. Im Falle eines Warmhalteofens kann die Beschickung mit frischer Schmelze aus einem getrennten Schmelzaggregat erfolgen, oder der Ofen kann mit einer angebauten Schmelzkammer kombiniert sein, in welcher das Aufschmelzen mehr oder weniger kontinuierlich erfolgt« Die Erfindung läßt sich für jegliche Arten von Metallscbmelzen und im besonderen zum Vergießen von Nichteisen-Metallen (Schwer- und Leichtmetalle) anwenden, wobei der ruhige Strömungsverlauf innerhalb des Ofens und der unterhalb der Badoberfläche erfolgende, Bchlackenfreie Abzug der Schmelze besondere Vorteile bieten.

Claims (6)

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   Erfindungsanspruch

   1. Einrichtung mit einem Warmhalte- oder Schmelzofen zum Vergießen abgemessener Mengen von Metall-, insbesondere Nichteisenmetallschmelzen, gekennzeichnet dadurch, daß der Ofen (2; 22)mit einer Regeleinrichtung zur Aufrechterhaltung eines konstanten, freien Schmelzeniveaus (12; 32) versehen ist und der Raum des Ofens (2; 22) unterhalb des freien Schmelzeniveaus (12; 32) einen mit einem unabhängig steuerbaren Schiebeverschluß (10; 30) versehenen Auslaufkanal (7) bzw. Abzugskanal (27) aufweist.
2. 2. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich im Futter des Ofens (2) eine elektrische Widerstandsheizung (8) befindete
3. 3. Einrichtung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Beheizung des Ofens (22) ein Rinneninduktor (28) angeordnet ist,
4. 4. Einrichtung nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Schiebeverschluß (10) am Boden einer seitlich am Ofen (2) angeordneten Gießrinne (6) angebracht ist.
5. 5. Einrichtung nach einem der Punkte 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß der Schiebeverschluß (30) am Grund der Wanne des Ofens (22) angebracht ist.

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   6, Einrichtung nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Schiebeverschluß (10; 30) mit einer auswechselbaren Ausgußdüse (11; 31) versehen ist.

   7φ Einrichtung nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß der Schiebeverschluß (10; 30) mit einer Zeitsteuerungseinrichtung (18) verbunden ist.
6. 8. Einrichtung nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Kegeleinrichtung für das
   Schmelzeniveau (12; 32) eine Niveausonde (13; 33) und
   einen von einem Stellmotor (15) und Eegler (16) betätigten, in die Schmelze eintauchenden Verdrängungskörper (14; 34) aufweist,

   - Hierzu 1 Blatt Zeichnungen -