DE102004008044A1 - Made of heated pouring vessel and a heater existing device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gießgefäß mit einem Metallmantel, der im unteren Bereich mehrere schlitzförmige Durchbrechungen aufweist und das auf einen Heizstand mit einer Magnetspule lösbar aufgesetzt ist. Erfindungsgemäß besteht die feuerfeste Auskleidung aus einem gasdichten Material oder einem gasdichten Verbundkörper.The invention relates to a casting vessel with a metal shell, which has a plurality of slot-shaped openings in the lower region and which is detachably mounted on a heating stand with a magnetic coil. According to the invention, the refractory lining consists of a gas-tight material or a gas-tight composite body.

Description

Die Erfindung betrifft ein aus einem heizbaren, eine feuerfeste Auskleidung und einen äußeren, im unteren Bereich mit Schlitzen versehenen Metallmantel aufweisendes Gießgefäß für metallisches Schmelzgut, insbesondere für Aluminiumschmelzen, und einem Heizstand mit einer Magnetspule bestehende Vorrichtung, bei der das Gießgefäß auf dem stationären Heizstand lösbar aufgesetzt ist.The The invention relates to a heatable refractory lining and an outer, in lower portion slotted metal jacket exhibiting Casting vessel for metallic melt, especially for Aluminum melts, and a heating station with a solenoid existing Device in which the casting vessel on the stationary heating station solvable is attached.

Eine solche Vorrichtung ist Gegenstand der WO 03/047792 A1. Wie dort beschrieben, hat diese Vorrichtung den Vorteil, dass das verwendete Gefäß sowohl als Transportgefäß als auch als Warmhalte-Legierungs- und/oder Entgasungsgefäß und als Gießgefäß verwendet werden kann, aus dem mittels eines Schöpflöffels oder durch Kippen des Gefäßes gewünschte Chargen entnommen werden. Die aus einem Schmelzgefäß in das Gießgefäß überführte Metallschmelze wird in dem Gießbehälter zu einem Heizstand überführt, wo das Gießgefäß auf- bzw. eingesetzt wird und die Schmelze induktiv beheizbar ist, womit eine Badbewegung erzeugt wird. Gegebenenfalls können im Gießgefäß auch Nachbehandlungen wie das Entgasen, Kornfeinen oder sogar Legierungseinstellungen vorgenommen werden, bevor die Metallschmelze einer Gießanlage bereitgestellt wird, beispielsweise einer Kokillenguss- oder einer Stranggießanlage. Da die Metallschmelze vom Erschmelzen bis zur Gießstation in ein und demselben Gefäß verbleiben kann, entfallen Umfüllvorgänge, so dass der gefürchtete Abbrand (Oxidation) oder eine sonstige Gasaufnahme, insbesondere von Wasserstoff, im Wesentlichen ausgeschlossen wird.A such device is the subject of WO 03/047792 A1. Like there described, this device has the advantage that the used Vessel both as a transport vessel as well used as a holding and alloying and / or degassing vessel and as a casting vessel be made by means of a ladle or by tilting the Vessel desired batches be removed. The transferred from a melting vessel in the casting vessel molten metal becomes in the casting container too transferred to a heating station, where the casting vessel up or is used and the melt is inductively heated, making a Badbewegung is generated. Optionally, in the casting vessel also aftertreatments such Degassing, Kornfeinen or even alloy adjustments made be provided before the molten metal of a caster, for example a chill casting or a continuous casting plant. Since the molten metal from the melting to the casting station remain in one and the same vessel can, eliminating refilling operations, so that the dreaded Burning (oxidation) or other gas absorption, in particular of hydrogen, is essentially excluded.

Das in der WO 03/047792 beschriebene Gießgefäß besitzt eine feuerfeste Auskleidung sowie einen äußeren Metallmantel, der im unteren Bereich schlitzförmige Durchbrechungen aufweist, die sich bei aufgesetztem Gießgefäß in Höhe der Magnetspule befinden. Die genannten Schlitze verhindern in konstruktiv einfacher Weise eine großflächige Erzeugung von Wirbelströmen, die zu einer Überhitzung und Schädigung der Gießpfanne führen könnte. Allerdings hat diese Ausbildung den Nachteil, dass Gas, insbesondere in der Luft befindlicher Wasserstoff, durch die Schlitze zur feuerfesten Auskleidung gelangen, durch diese hindurch diffundieren und in die Schmelze eindringen kann, was unter Umständen dazu führt, dass die Schmelzequalität in kurzer Zeit derart schlecht wird, dass der Gießprozess abgebrochen werden muss. Andere konstruktive Maßnahmen, wie sie beispielsweise in der DE-B 20 35 221 beschrieben werden, zielen darauf ab, anstelle eines Metallmantels einen glasfaserverstärkten Kunststoffmantel oder einen Mantel aus längslaminierten Blechen, zwischen denen eine Kunststoffisolierschicht vorgesehen ist, zu verwenden. Da Kunststoffe nicht hinreichend temperaturstabil sind, muss die feuerfeste Innenauskleidung aus einer Keramik relativ dick gewählt werden, um die für die Kunststoffaußenhaut notwendige Wärmeisolation zu schaffen. Im Regelfall erweist sich jedoch eine Kunststoffaußenhaut als nicht hinreichend formstabil.The in WO 03/047792 described casting vessel has a refractory lining and an outer metal shell, the slot-shaped in the lower area Having openings, which is located in the casting vessel at the level of the magnetic coil are located. The said slots prevent structurally simple Make a large-scale generation of eddy currents, which leads to overheating and damage the ladle to lead could. However, this training has the disadvantage that gas, in particular airborne hydrogen, through the slits to the refractory Get lining, diffuse through it and into the Melt can penetrate, which may cause the melt quality in a short time gets so bad that the casting process is stopped got to. Other constructive measures, as described for example in DE-B 20 35 221, aim to replace a metal sheath with a glass fiber reinforced plastic sheath or a shell of longitudinal laminated Sheets, between which a Kunststoffisolierschicht provided is to use. Since plastics are not sufficiently temperature-stable are, the refractory lining of a ceramic must be relative chosen thick be to the for the plastic outer skin necessary heat insulation to accomplish. As a rule, however, proves a plastic outer skin as not sufficiently dimensionally stable.

Alle übrigen nach dem Stand der Technik bekannten Maßnahmen, die einerseits für das elektromagnetische Feld eine hinreichende Durchlässigkeit schaffen und eine unerwünschte Aufheizung der Gießgefäßbehälterwand verhindern, andererseits aber auch das Eindringen schädlicher Gase in die Schmelze vermeiden, sind technisch aufwendig.All others after The prior art measures known on the one hand for the electromagnetic Field to create a sufficient permeability and an undesirable one Heating the ladle container wall prevent, on the other hand, the penetration of harmful Avoiding gases in the melt are technically complicated.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die eingangs genannte Vorrichtung derart weiterzubilden, dass durch konstruktiv einfache Maßnahmen ein Eindringen von Gasen durch die Schlitze und die feuerfeste Auskleidung in die Gasschmelze zumindest im Wesentlichen ausgeschlossen werden kann.It is therefore an object of the present invention, the aforementioned Further develop device such that by structurally simple activities Ingress of gases through the slots and the refractory lining in the gas melt at least substantially can be excluded.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die feuerfeste Auskleidung aus einem gasdichten Material oder einem gasdichten Verbundkörper besteht. Unter einem gasdichten Material oder einem gasdichten Verbundkörper im Sinne der vorliegenden Erfindung ist entweder ein im wesentlichen homogener einstückiger Körper oder ein solcher mehrschichtiger Verbundkörper zu verstehen, dessen Gasdurchlässigkeit auf ein technisch vertretbares Minimum reduziert ist. Die nach dem Stand der Technik bekannten Keramiken erfüllen diese Voraussetzungen nicht, weshalb nach einer Weiterbildung der Erfindung die feuerfeste Auskleidung aus einem Tongrafit oder einem Sili ziumcarbid besteht. Weiterhin vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Tongrafit- oder Siliziumcarbid-Auskleidung an der Außenwand mit einer temperaturstabilen Glasur überzogen ist. Der Tongrafit besteht aus 40-45% C, 18-24% SiC, 17-20% SiO2, 5-8% Si und 8-10% Al2O3 (alle Angaben in Gew.%). Die vorzugsweise verwendete Glasur enthält 60% NaO, Rest Borate und andere Zusätze.This object is achieved by the device according to claim 1, which is characterized in that the refractory lining consists of a gas-tight material or a gas-tight composite body. For the purposes of the present invention, a gas-tight material or a gastight composite body is to be understood as meaning either a substantially homogeneous one-piece body or a multilayer composite body whose gas permeability is reduced to a technically justifiable minimum. The known in the prior art ceramics do not meet these requirements, which is why, according to a development of the invention, the refractory lining consists of a Tongrafit or a Sili ziumcarbid. Furthermore, it can preferably be provided that the Tongrafit- or silicon carbide lining is coated on the outer wall with a temperature-stable glaze. The clay graphite consists of 40-45% C, 18-24% SiC, 17-20% SiO 2 , 5-8% Si and 8-10% Al 2 O 3 (all figures in% by weight). The preferred glaze contains 60% NaO, balance borates and other additives.

Alternativ ist es möglich einen Verbundkörper aus einem feuerfesten Tiegelmaterial, das auch eine Keramik sein kann, und einer gasdichten Sperrschicht aus einem Tongrafit oder Siliziumcarbid zu verwenden, wobei die gasdichte Sperrschicht zwischen dem Tiegelmaterial und dem Metallmantel angeordnet ist.alternative Is it possible a composite body from a refractory crucible material, which may also be a ceramic can, and a gas-tight barrier layer of a clay graphite or Use silicon carbide, wherein the gas-tight barrier between the crucible material and the metal shell is arranged.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:embodiments The invention are illustrated in the drawings. Show it:

1 einen Querschnitt durch ein nach dem Stand der Technik bekanntes Gießgefäß, dass an einen Heizstand angekoppelt ist, 1 a cross section through a known in the prior art casting vessel, which is coupled to a heating stand,

2 die Lage der Schlitze eines nach dem Stand der Technik ausgebildeten Gießgefäßes, 2 the position of the slots of a casting vessel formed according to the prior art,

3 eine schematische Skizze eines Gießgefäßes nach der vorliegenden Erfindung und 3 a schematic sketch of a casting vessel according to the present invention and

4 eine Detailansicht Z nach 3. 4 a detail Z after 3 ,

Das in 1 dargestellte und aus der WO 03/047792 A1 bekannte Gießgefäß 1 ist auf einen Heizstand 2 aufgesetzt. Das Gießgefäß 1 besitzt einen oberen Bereich mit einem Durchmesser D1 von 1.100 mm, einen Zwischenbereich, in dem sich der Durchmesser verjüngt, und einen unteren Bereich mit einem Durchmesser D2 von 500 mm, welcher der Geometrie des verwendeten Schöpflöffels angepasst ist. Aus den dargelegten Dimensionen ergibt sich ein Füllvermögen von ca. 2 to (2000 kg) Aluminium. Neben einer feuerfesten Auskleidung 3 besitzt das Gefäß einen äußeren Metallmantel 4, der im unteren Bereich aus einem nicht ferromagnetischen Material, z. B. VA-Stahl besteht. Um den unteren, beispielsweise zylindrischen Außenmantel ist im Abstand eines Luftspaltes 6 eine Magnetspule 5 angeordnet, die von einem Eisenkern (Joche 7) umschlossen wird. Die Spule 5 und die Joche 7 sind in einem gemeinsamen Rahmen 8 installiert, der heb- und senkbar ist, wie dies durch den Doppelpfeil 9 sichtbar gemacht ist. Als Auflage für das Gefäß dienen im vorliegenden Fall drei Stützen 10, die das Gefäß im konischen Zwischenbereich unterfassen. Soweit auf eine heb- und senkbare Heizeinrichtung 2 verzichtet werden kann, dient der kragenförmige Bereich 11 als Abstützfläche auf eine entsprechend ringförmige Auffläche eines Heizstandes. Das Gießgefäß 1 ist in jedem Fall lösbar mit dem Heizstand 2 verbunden, so dass es auf bzw. in den Heizstand 2 eingesetzt werden kann, wonach mittels der Magnetspule 5 ein Feld induzierbar ist, das in der Schmelze eine Badbewegung hervorruft sowie der Schmelze Wärme zuführt. Der Heizstand 2 kann insbesondere neben einer Gießanlage mit mehreren Gießkokillen angeordnet sein, so dass dann mittels eines Schöpflöffels 12 die gewünschte Charge aus dem Gefäß entnommen und vergossen werden kann.This in 1 represented and known from WO 03/047792 A1 casting vessel 1 is on a heating stand 2 placed. The casting vessel 1 has an upper region with a diameter D 1 of 1,100 mm, an intermediate region in which the diameter tapers, and a lower region with a diameter D 2 of 500 mm, which is adapted to the geometry of the ladle used. From the dimensions described results in a capacity of about 2 tons (2000 kg) of aluminum. In addition to a refractory lining 3 the vessel has an outer metal sheath 4 which in the lower region of a non-ferromagnetic material, for. B. VA steel. To the lower, for example, cylindrical outer jacket is at a distance of an air gap 6 a magnetic coil 5 arranged by an iron core (yokes 7 ) is enclosed. The sink 5 and the yokes 7 are in a common frame 8th installed, which is raised and lowered, as indicated by the double arrow 9 is made visible. As a support for the vessel in the present case serve three supports 10 , which undercut the vessel in the conical intermediate area. As far as a raised and lowered heater 2 can be omitted, serves the collar-shaped area 11 as a support surface on a corresponding annular surface of a Heizstandes. The casting vessel 1 is in any case detachable with the heating stand 2 connected so that it is on or in the heating stand 2 can be used, after which by means of the magnetic coil 5 a field is inducible that causes a bath movement in the melt and supplies heat to the melt. The heating station 2 may in particular be arranged in addition to a casting plant with several casting molds, so that then by means of a ladle 12 the desired batch can be removed from the vessel and potted.

Wie aus 2 ersichtlich, ist der äußere Metallmantel des Gießgefäßes im unteren Bereich, d. h. in Höhe der Magnetspule 5 mit Schlitzen 13 versehen, die längsaxial verlaufen und die Magnetspule bzw. deren längsaxiale Höhe jeweils oben und unten überragen. Die Länge der Schlitze beträgt mindestens das 1,2-fach der längsaxialen Länge der Magnetspule.How out 2 can be seen, the outer metal shell of the casting vessel in the lower region, ie in the amount of the magnetic coil 5 with slits 13 provided, which extend longitudinally axial and project beyond the magnetic coil and the longitudinal axial height respectively top and bottom. The length of the slots is at least 1.2 times the longitudinal axial length of the magnetic coil.

Zur Erhöhung der Gasdichtigkeit des Gefäßes im unteren, mit Schlitzen versehenen Bereich, wird erfindungsgemäß an Stelle einer feuerfesten Keramik ein Tongrafit oder Siliziumcarbid verwendet, ein Material, das aus technischer Sicht gasdicht ist. Da dieses Material auch gute Isolationseigenschaften hat und hochtemperaturfest ist, wird in Verbindung mit dem Metallmantel eine optimale mechanische Festigkeit, insbesondere eine Formstabilität des Gießgefäßes 1 auch bei hohen Temperaturen erreicht.To increase the gas-tightness of the vessel in the lower, slotted area, a clay graphite or silicon carbide is used according to the invention instead of a refractory ceramic, a material which is gas-tight from a technical point of view. Since this material also has good insulation properties and is resistant to high temperatures, optimum mechanical strength, in particular dimensional stability of the casting vessel, is achieved in conjunction with the metal jacket 1 achieved even at high temperatures.

Alternativ und wie in 3 und 4 dargestellt, kann auch eine feuerfeste mehrlagige Auskleidung verwendet werden, die aus einer keramischen, der Schmelze zuge wandten ersten Materialschicht 14, einer gasdichten Sperrschicht 15 bestehen, die zwischen der gut isolierenden Keramikschicht 14, die jedoch relativ porös ist, und dem Metallmantel 16 angeordnet ist. Als Sperrschichtmaterial kommen alle Stoffe in Betracht, die in Verbindung mit der keramischen Schicht 14 und deren Dicke sowie der sich hieraus ergebenden Wärmeisolation hinreichend temperaturstabil sind.Alternatively and as in 3 and 4 As shown, a refractory multilayer lining may be used that is made of a ceramic, the melt applied first material layer 14 , a gas-tight barrier 15 exist between the well-insulating ceramic layer 14 , which is relatively porous, and the metal shell 16 is arranged. As a barrier material, all substances come into consideration, in conjunction with the ceramic layer 14 and their thickness and the resulting thermal insulation are sufficiently temperature stable.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können auch als Verbundmaterialien eine der Metallschmelze zugewandte innere Schicht aus Tongrafit oder Siliziumcarbid verwendet werden, die außen mit einer Glasur beschichtet sind, die dann die Funktion einer Gassperrschicht erfüllt.in the Frameworks of the present invention may also be used as composite materials one of the molten metal facing inner layer of clay graphite or Silicon carbide are used, the outside coated with a glaze are that then fulfills the function of a gas barrier layer.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Gießgefäßes besteht darin, dass einerseits, wie erwähnt, das Gießgefäß bei allen in Betracht kommenden Temperaturen eine gute Formstabilität besitzt, die für die Erwärmung und Badbewegung der Schmelze notwendige Energie praktisch verlustarm induktiv zugeführt werden kann und der konstruktive Aufwand des Gießgefäßes im Vergleich zu den nach dem Stand der Technik vorgeschlagenen Alternativen gering ist. Weitere Vorteile des lösbar auf einen Heizstand aufsetzbaren Gießgefäßes sowie weitere Ausführungsformen und Verwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der WO 03/047792 A1, auf die vollinhaltlich verwiesen wird.Of the particular advantage of the inventive design of the casting vessel consists in that, on the one hand, as mentioned, the pouring vessel at all in Considering coming temperatures has a good dimensional stability, the for the warming and bath movement of the melt necessary energy practically lossless inductively supplied can be and the design effort of the casting vessel compared to the after The prior art proposed alternatives is low. Further Advantages of the solvable can be placed on a heating stand pouring vessel and other embodiments and uses result from WO 03/047792 A1, to which reference is made in full becomes.

Claims (4)

Aus einem heizbaren, einer feuerfeste Auskleidung (3) und einen äußeren, im unteren Bereich mit Schlitzen (13) versehenen Metallmantel (16) aufweisendes Gießgefäß (1) für metallisches Schmelzgut, insbesondere für Aluminiumschmelzen, und einen Heizstand (2) mit einer Magnetspule (5) bestehende Vorrichtung, bei der das Gießgefäß (1) auf dem stationären Heizstand (2) lösbar aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfeste Auskleidung aus einem gasdichten Material oder einem gasdichten Verbundkörper (14, 15) besteht.Made of a heatable, refractory lining ( 3 ) and an outer, in the lower part with slots ( 13 ) provided metal jacket ( 16 ) having casting vessel ( 1 ) for metallic molten metal, in particular for aluminum melts, and a heating stand ( 2 ) with a magnetic coil ( 5 ) existing device in which the casting vessel ( 1 ) on the stati on-demand heating station ( 2 ) is detachably mounted, characterized in that the refractory lining of a gas-tight material or a gas-tight composite body ( 14 . 15 ) consists. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfeste Auskleidung (3) aus einem Tongrafit oder einem Siliziumcarbid besteht.Device according to claim 1, characterized in that the refractory lining ( 3 ) consists of a clay graphite or a silicon carbide. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die feuerfeste Auskleidung mit einer hochschmelzenden Glasur überzogen ist.Device according to claim 2, characterized in that that the refractory lining is covered with a high-melting glaze is. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der gasdichte Verbundkörper aus einem feuerfesten Tiegelmaterial (14) und einer gasdichten Sperrschicht (15) besteht, die zwischen dem Tiegelmaterial und dem Metallmantel (16) angeordnet ist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the gas-tight composite body of a refractory crucible material ( 14 ) and a gas-tight barrier layer ( 15 ) between the crucible material and the metal shell ( 16 ) is arranged.
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