DD254101A7 - Verfahren und einrichtung fuer das behandeln und giessen von metallen und legierungen in einem geschlossenen raum - Google Patents

Abstract

Verfahren, bei dem die Schmelze mit festen Legierungszuschlaegen und Legierungsgas behandelt wird, wonach das Giessen erfolgt. Sowohl das Behandeln, als auch das Giessen finden unter der Wirkung eines Gasdrucks statt. Es wird eine Differenz der Druecke im Raum fuer zusaetzliche Saettigung mit Legierungsgas und im Raum, wo das Giessen erfolgt, erzeugt. Einrichtung, die einen Induktionsofen und eine hermetische Kammer, in welcher die Giessform eingesetzt wird, enthaelt. Der Induktionsofen und die hermetische Kammer sind untereinander durch eine bewegliche Rinne verbunden. Erfindungsgemaess ist ueber dem einen Ende der beweglichen Rinne ein Siphon montiert und unter seinem anderen Ende - ein Zwischengefaess, welches in einer ersten hermetischen Kammer angeordnet und gasdicht an eine Trennplatte abgedichtet ist. Das Zwischengefaess ist mit einen Boden fuer das Durchblasen mit Legierungsgas versehen, sowie mit einem Schlackenbad, einer Beheizeinrichtung und einem Druchblasesystem. Die Trennplatte ist an eine zweite hermetische Kammer mit der Giessform befestigt. Die bewegliche Rinne ist mit einer Einrichtung fuer das Durchblasen der Schmelze mit Legierungsgas versehen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum, die in der Gießereifertigung für die Herstellung von Gußstücken eingesetzt werden können. Es ist ein Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum bekannt, bei dem die Schmelze in einem Induktionsofen gegossen wird, wonach sie mit festen Legierungszuschlägen behandelt wird, wobei die Schmelze unter der Wirkung eines Gasdrucks ist. Gleichzeitig damit erfolgt eine zusätzliche Sättigung der Schmelze mit Legierungszuschlägen, wobei durch den Ofenboden Legierungsgas zugeführt wird. Nach der Beendigung des Prozesses der Schmelzebehandlung, gelangt das auf diese Weise legierte flüssige Metall in eine Kokille, und das Gießen erfolgt unter Gasdruck.

Es ist eine Einrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens bekannt, welche einen Induktionsofen enthält, dessen Boden mit einer Quelle für Legierungsgas verbunden ist. Der Raum des Induktionsofens ist mit einer hermetischen Kammer, in welcher die Kokille eingesetzt ist, verbunden.

Ein Nachteil dieser Verfahren und Einrichtung liegt darin, daß die Metallschmelze in die Kokille direkt von dem Induktionsofen gelangt, und da ein Teil der Legierungselemente in festem Zustand zugeführt wird, können die nichtmetallische Einschlüsse nicht völlig entfernt werden. Sie gelangen zusammen mit dem Legierten flüssigen Metall in die Kokille, was einer Verschlechterung der Qualität des hergestellten Gußstücks führt.

Es ist weiterhin ein Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen bekannt, bei dem die Schmelze in einem Induktionsofen gegossen wird und ein Vakuum erzeugt wird. Danach erfolgt das Legieren der Schmelze und es folgt das Gießen unter der Wirkung des Vakuums. Das flüssige Metall des Gußstücks kristallisiert in einem Raum, der getrennt vom Raum des Induktionsofens ist (1).

Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß das Gießen von gaslegierten Schmelzen nicht möglich ist, da bei dem erzeugten Vakuum, das in der Schmelze gelöste legierende Gas zusammen mit den übrigen Gasen sich loslöst. Dies führt zu der Herstellung von Gußstücken schlechter Qualität.

Es ist auch eine Einrichtung für die Durchführung dieses Verfahrens bekannt, die aus einem Induktionsofen besteht, der durch eine bewegliche Rinne mit einer hermetischen Kammer verbunden ist, in welcher die Gießform oder die Kokille eingesetzt sind. Der Raum der hermetischen Kammer und der Raum des Induktionsofens sind durch einen Gasverschluß getrennt (1). Ein Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, daß bei ihr ein Aufschwimmen und Zurückhalten der nichtmetallischen Einschlüsse der legierten Schmelze nicht gewährleistet wird, infolgedessen die Qualität der Gußstücke verschlechtert wird. Der Erfindung Hegt C'-e Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum zu entwickeln, bei denen ein effektives zusätzliches Legieren der Schmelze und ein intensives Reinigen der legierten Schmelze von nichtmetallischen Einschlüssen, in Hinsicht auf die Herstellung von Gußstücken hoher Qualität, gewährleistet wird.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem die Schmelze mit festen Legierungszuschlägen und Legierungsgas behandelt wird, wonach das Gießen erfolgt. Das Behandeln und das Gießen finden statt unter Wirkung eines Gasdrucks. Die Schmelze wird erfindungsgemäß zuerst mit den festen Legierungszuschlägen behandelt, wonach sie einer zusätzlichen

Sättigung mit Legierungsgas unterworfen wird, wobei beide Behandlungen separat stattfinden. Das Gießen erfolgt durch Gravitation. Gleichzeitig damit wird eine Differenz der Drücke im Raum für zusätzliche Sättigung mit Legierungsgas und im Raum, wo das Gießen erfolgt, erzeugt.

Diese Aufgabe wird auch durch eine Einrichtung gelöst, die einen Induktionsofen und eine hermetische Kammer, in welcher die Gießform eingesetzt wird, enthält. Der induktionsofen und die hermetische Kammer sind untereinander durch eine bewegliche Rinne verbunden. Erfindungsgemäß ist über dem einen Ende der beweglichen Rinne ein Siphon montiert und unter seinem anderen Ende — ein Zwischengefäß, welches in einer ersten hermetischen Kammer angeordnet und gasdicht an eine Trennplatte abgedichtet ist. Das Zwischengefäß ist mit einem Boden für das Durchblasen mit Legierungsgas versehen, sowie mit einem Schlackenbad, einer Beheizeinrichtung und einem Durchblasesystem. Die Trennplatte ist an eine zweite hermetische Kammer mit der Gießform befestigt. Die bewegliche Rinne ist mit einer Einrichtung für das Durchblasen der Schmelze mit Legierungsgas versehen

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Einrichtung weisen folgende Vorteile auf:

— durch das getrennte Sättigen der Schmelze mit Legierungselementen wird ein gutes Abscheiden der nichtmetallischen Einschlüsse in der Schmelze bei ihrem Durchblasen mit dem legierenden Gas im Zwischengefäß erzielt, was die Herstellung von Gußstücken hoher Qualität gewährleistet;

— durch das Erzeugen einer Differenz zwischen den Drücken im Raum des Zwischengefäßes und im Raum der Gießform wird eine zusätzliche Steuerung der Gießgeschwindigkeit gewährleistet, was ebenfalls zur Erhöhung der Qualität der Gußstücke führt; . '.

— das für Legieren und Durchblasen verwendete Gas ruft eine Erhöhung des Drucks nur im Raum des Zwischengefäßes und der Gießform hervor, wodurch die Aufnahme des Legierungsgases erhöht wird und die Kristallisationsbedingungen verbessert werden, ohne daß dabei Gas für das Erhöhen des Drucks auch in den Ofen unnötig verbraucht wird;

— nach dem schnellen Vergießen des Metalls vom Tiegel in dem Zwischengefäß, kann das Schmelzaggregat für einen neuen Prozeßzyklus befreit werden, wodurch der Ausnutzungsgrad der teuersten Einheit der Einrichtung — u.zw. des Ofens — erhöht wird;

— nachdem Füllen der Gießformen mit Schmelze bleiben diese bewegungslos während der Kristallisation, wodurch die Gefahr von Defekten in der noch nicht genügend festen Metallhaut infolge Erschütterungen vorgebeugt wird.

Die Erfindung soll nachstehend an Handeines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1: ein schematischer Querschnitt durch die Einrichtung;

Fig.2: ein Längsschnitt durch das Zwischengefäß mit Heizung mittels Elektrode; Fig.3: eine Ansicht in Richtung A in Fig. 3.

Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einem Induktionsofen 1, der in einem Mantel 2 mit Deckel 3 montiert ist. Der Mantel 2 ist mittels einem Rohr 4 und einer ersten schnellwirkenden Verbindung 5 mit einer ersten hermetischen Kammer 6 verbunden, wobei die Kammer 6 mit einem Deckel 7 versehen ist. Unterhalb der ersten hermetischen Kammer 6 ist eine zweite hermetische Kammer 8 montiert, in welcher die Gießform 9 eingesetzt ist. Beide hermetische Kammern 6 und 8 sind durch eine Trennplatte 10 getrennt. Über die Trennplatte 10 ist in der ersten hermetischen Kammer 6 ein Zwischengefäß 11 mit Deckel 12 angeordnet, wobei das Zwischengefäß 11 gasdicht gegen die Trennplatte 10 abgedichtet ist. An der unteren Seite der Trenn platte 10 ist ein Schieber für flüssiges Metall 13 mit kleinem Gasschieber 14 montiert. Über dem Zwischengefäß 11 ist eine bewegliche Rinne 15 mit Antriebsmechanismus 16 montiert, wobei sich die bewegliche Rinne15indasRohr4 befindet. Im einen Ende der beweglichen Rinne 15 befindet sich ein Siphon 17, u.zw. von der Seite des Induktionsofens 1. Beide hermetischen Kammern 6 und 8 befinden sich auf einem Karusselltisch 18. An dem Deckel 3 des Mantels 2 — oberhalb des Induktionsofens 1, ist eine Einrichtung für die Zuführungen von festen Legierungszuschlägen 19 montiert. Das Zwischengefäß 11 ist mit einem Boden für das Durchblasen 20 versehen, der mit einem System für Durchblasen mit Legierungsgas 21 verbunden ist. Die erste hermetische Kammer 6 ist mit einem großen Gasschieber 22 versehen. Die erste hermetische Kammer 6 und der Deckel 7 sind durch eine zweite schnellwirkende Verbindung 23 verbunden. Das Zwischengefäß 11 ist mit einem Schlackenbad 24 und eine Beheizeinrichtung für die Schmelze 25 versehen

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:

Die Schmelze wird in den Induktionsofen 1 gegossen, und die erste hermetische Kammer 6, in welcher das Zwischengefäß 11 angeordnet ist, wird durch die schnellwirkende Verbindung 5 mit dem gemeinsamen System unter Druck verbunden. Mittels der Einrichtung für die Zuführung von festen Legierungszuschlägen 19 werden diese Zuschläge in die Schmelze geschüttet. Nach ihrer Aufnahme wird der Induktionsofen 1 um eine Achse in seinem oberen Bereich gedreht und die Schmelze gelangt im Siphon 17, von dem sie durch die bewegliche Rinne 15 in dem Zwischengefäß 11 überläuft. Das Zwischengefäß 11 kann die gesamte Menge der Schmelze aufnehmen. Dort wird die Schmelze durch ein System für Durchblasen mit Legierungsgas 21 durch den Boden 20 zusätzlich legiert und von den nichtmetallischen Einschlüssen, die im Siphon 17 nicht zurückgehalten worden sind, gereinigt. Durch den Antriebsmechanismus 16w;^ nun die bewegliche Rinne 15 über das Zwischengefäß 11 gezogen, und der große Gasschieber 22 wird geschlossen. Der Druck im Raum des Induktionsofens 1 wird abgebaut, wobei mittels der ersten schnellwirkenden Verbindung 5 vorher beide Räume — über dem Induktionsofen 1 und im Zwischengefäß 11 — getrennt werden. Der Karusselltisch 18 wird gedreht und beide hermetische Kammern 6 und 8 kommen in die Position „Kristallisation" (keine Arbeitsposition). In dieser Position wird die Schmelze zusätzlich gereinigt und durch Durchblasen legiert und gelangt dann durch den Schieberfürflüssiges Metall 13 in die Gießform 9. Der kleine Gasschieber 14 wird

geschlossen, und das Gußstück erstarrt bei erhöhtem Druck. Inzwischen wird der Druck in das Zwischengefäß 11 abgebaut, die zweite schnellwirkende Verbindung 23 wird geöffnet, und es werden die bewegliche Rinne 15 und das Zwischengefäß 11 herausgezogen, die dann in andere Kammern eingelegt werden, wobei der Prozeß weiterläuft. Nach dem Kristallisieren der Schmelze in der Gießform 9 wird der Druck in der zweiten hermetischen Kammer 8 abgebaut und das Gußstück wird entnommen.

In Betracht gezogene Druckschrift:

1. BRD Pat.Nr.1143606, Int.Pat.KI.² B 22 D 27/16

Claims (3)

1. Verfahren für das Behandeln und Gießen von Metallen und Legierungen in einem geschlossenen Raum, bei dem die Schmelze mit festen Legierungszuschlägen und Legierungsgas behandelt wird, wonach das Gießen erfolgt, wobei das Behandeln und das Gießen unter der Wirkung eines Gasdrucks erfolgen, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Schmelze mit den festen Legierungszuschlägen behandelt wird, wonach sie einer zusätzlichen Sättigung mit Legierungsgas unterworfen wird, wobei beide Behandlungen separat durchgeführt werden, und der Gießvorgang erfolgt durch Gravitation, und gleichzeitig damit wird eine Differenz zwischen den Drücken im Raum für zusätzliche Sättigung mit Legierungsgas und im Raum, wo das Gießen erfolgt, erzeugt.

2. Einrichtung für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die einen Induktionsofen und eine hermetische Kammer, in welcher die Gießform eingesetzt ist, enhält, wobei der Induktionsofen und die hermetische Kammer untereinander durch eine bewegliche Rinne verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß über dem einen Ende der beweglichen Rinne (15) ein Siphon (17) montiert ist und unter seinem anderen Ende ein Zwischengefäß (11) angeordnet ist, in welchem eine erste hermetische Kammer (6) angeordnet ist, und es gasdicht gegen eine Trennplatte (10) abgedichtet ist, die an eine zweite hermetische Kammer (8) mit der Gießform (9) befestigt ist, wobei das Zwischengefäß (11) mit einem Boden (20) für das Durchblasen mit Legierungsgas versehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischengefäß (11) mit einem System für das Durchblasen mit Legierungsgas (21), ein Schlackenbad (24) und eine Einrichtung für das Beheizen der Schmelze (25) versehen ist.