DE102011051455A1

DE102011051455A1 - Versiegelungsverfahren für das stranggiessen

Info

Publication number: DE102011051455A1
Application number: DE102011051455A
Authority: DE
Inventors: Michael P. Jacques; Kuang-O Yu
Original assignee: RTI International Metals Inc
Current assignee: RTI International Metals Inc
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2011-06-29
Publication date: 2012-01-05
Also published as: GB201110890D0; US8196641B2; GB2484368B; CN102310173A; US20100282427A1; RU2011124234A; GB2484368A; US8413710B2; US20130168037A1; US20120199307A1

Abstract

Ein Schmelzofen zur Herstellung eines Metallgussstrangs umfasst eine Innenkammer und eine zweite Kammer, die der Metallgussstrang auf dem Weg von der Innenkammer zur äußeren Atmosphäre passiert. Eine Dichtung entlang der zweiten Kammer umgibt den Metallgussstrang und dichtet ihn ab, um die Innenkammer auf eine Art und Weise von der äußeren Atmosphäre zu trennen, die einen längeren Zeitraum des Stranggießens gestattet. Ein krafterzeugender Mechanismus drückt in der Regel die Dichtung gegen den Metallgussstrang. Mehrere Dichtungen können sequenziell genutzt werden, um die Dauer des Abdichtungsvermögens und des Stranggießprozesses zu verlängern.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft allgemein das Stranggießen von Metallen. Insbesondere betrifft die Erfindung den Schutz reaktionsfreudiger Metalle vor Reaktionen mit der Atmosphäre beim Schmelzen oder bei höheren Temperaturen. Speziell betrifft die Erfindung druckbeaufschlagte Dichtungen, durch die verhindert wird, dass Atmosphäre mit einem Metallgussstrang in Kontakt kommen kann, wenn dieser die Schmelzkammer verlässt.
2. HINTERGRUND
Herdschmelzverfahren wie das Elektronenstrahl-Herdschmelzen (EBCHR) und das Plasmabogen-Herdschmelzen (PACHR) wurden ursprünglich zur Verbesserung der Qualität von Titanlegierungen entwickelt, die in drehenden Komponenten von Strahltriebwerken zum Einsatz kommen. Qualitätsverbesserungen auf diesem technischen Gebiet stehen primär in Zusammenhang mit dem Entfernen unerwünschter Partikel, zu denen beispielsweise Einschlüsse mit hoher Dichte und harte Alphapartikel gehören. Der Schwerpunkt neuester Anwendungen von EBCHR- und PACHR-Verfahren liegt vor allem auf dem Aspekt der Kostensenkung. Einige Verfahren, mit denen sich Kostensenkungen erzielen lassen, erweitern die Möglichkeiten zum flexiblen Einsatz verschiedener Formen von Ausgangsmaterialien, ermöglichen einen einstufigen Schmelzprozess (während das konventionelle Schmelzen von Titan beispielsweise zwei oder drei Schmelzschritte erfordert) und tragen zu einem höheren Produktertrag bei.
Titan und andere Metalle sind extrem reaktionsfreudig und müssen deshalb in einer Vakuum- oder Inertgasatmosphäre geschmolzen werden. Beim Elektronenstrahl-Herdschmelzen (EBCHR) wird in den Schmelz- und Gusskammern des Ofens ein Hochvakuum aufrechterhalten, damit die Elektronenstrahlpistolen arbeiten können. Beim Plasmabogen-Herdschmelzen (PACHR) produzieren die Plasmabogenbrenner unter Verwendung eines Inertgases wie Helium oder Argon (in der Regel Helium) ein Plasma, wodurch die Atmosphäre im Ofen primär durch einen Partial- oder Positivdruck des Gases geprägt ist, das die Plasmabrenner verwenden. In jedem Fall kann es bei Verunreinigungen der Ofenkammer mit Sauerstoff oder Stickstoff und deren Reaktion mit dem geschmolzenen Titan zur Bildung harter Alphadefekte in dem gegossenen Titan kommen. Folglich sollte erreicht werden, dass sich während des Gießprozesses kein oder im Wesentlichen kein Sauerstoff und Stickstoff in der Ofenkammer befindet.
Um ein Extrahieren des Gussmaterials aus dem Ofen bei minimaler Unterbrechung des Gießvorgangs und ohne Verunreinigung der Schmelzkammer mit Sauerstoff, Stickstoff oder anderen Gasen zu erreichen, sind die Ofen nach dem Stand der Technik mit einer Abziehkammer ausgestattet. Während des Gießprozesses wird der immer länger werdende Metallgussstrang durch ein im Boden der Gussform befindliches, isolierendes Schieberventil in die Abziehkammer geführt. Wenn die gewünschte oder maximale Länge des Metallgussstrangs erreicht ist, wird er durch das Schieberventil komplett aus der Gussform heraus- und in die Abziehkammer hineingezogen. Danach wird das Schieberventil geschlossen, um die Abziehkammer von der Schmelzkammer zu isolieren. Die Abziehkammer wird von ihrer Position unterhalb des Ofens wegbewegt, und der Metallgussstrang wird entnommen.
Ofen dieser Art sind zwar funktionell, weisen aber mehrere Einschränkungen auf. Erstens ist die maximale Gussstranglänge auf die Länge der Abziehkammer beschränkt. Außerdem muss das Gießverfahren während des Entfernens eines Metallgussstrangs aus dem Ofen gestoppt werden. Folglich gestatten solche Öfen zwar kontinuierliche Schmelzverfahren, aber kein Stranggießen. Außerdem bilden sich an der Oberseite des Metallgussstrangs während dem Abkühlprozess in der Regel Schrumpfungshohlräume (Lunkern). Ein kontrolliertes Abkühlen der Oberseite des Metallgussstrangs („Hot Top”) kann zwar die Bildung dieser Hohlräume reduzieren, ist jedoch zeitaufwendig und verringert damit die Produktivität. Der obere Teil des Metallgussstrangs mit seinen Schrumpfungen und Lunkern ist unbrauchbar, was zu Ertragsverlusten führt. Weitere Ertragsverluste sind auf den Schwalbenschwanz am Boden des Metallgussstrangs zurückzuführen, mit dem dieser am Abziehstempel befestigt ist.
Die vorliegende Erfindung kann diese Probleme eliminieren oder substanziell verringern. Dazu dient eine Dichtvorrichtung, die das Stranggießen von Titan, Superlegierungen, höchstschmelzenden und anderen reaktionsfreudigen Metallen ermöglicht, während der Metallgussstrang in der Form eines Blocks, einer Stange, einer Bramme o. ä. aus dem Inneren eines Stranggießofens nach außen transportiert wird, ohne dass Luft oder andere Bestandteile der Atmosphäre in die Ofenkammer eindringen können.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Mit der vorliegenden Erfindung wird ein Ofen vorgestellt, der eine Innenkammer umfasst; eine Stranggießform innerhalb der Innenkammer; eine Kammerwand, die eine zweite Kammer definiert, welche mit der Innenkammer und der Atmosphäre außerhalb der Innenkammer kommuniziert; eine Metallgusspassage, die von der Innenkammer durch die zweite Kammer verläuft und so gestaltet ist, dass sie vom Metallgussstrang auf dem Weg zur äußeren Atmosphäre passiert werden kann; eine erste Dichtung, die die Metallgusspassage entlang der zweiten Kammer umgibt; ein erstes bewegliches Stützelement; sowie einen ersten krafterzeugenden Mechanismus, der operativ mit dem Stützelement verbunden ist, um dieses gegen die Dichtung und die Dichtung gegen die Passage zu drücken, sodass der erste krafterzeugende Mechanismus und das Stützelement so gestaltet sind, dass die Dichtung gegen eine äußere Peripherie des Metallgussstrangs gedrückt wird, wenn der Metallgussstrang die zweite Kammer über die Passage passiert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Schmelzofen vorgestellt, der eine Innenkammer umfasst; ein Kammergehäuse, das sich unterhalb der Innenkammer befindet und eine zweite Kammer definiert, welche mit der Innenkammer und der Atmosphäre außerhalb der Innenkammer kommuniziert; eine Metallgusspassage, die von der Innenkammer durch die zweite Kammer verläuft und so gestaltet ist, dass ein Metallgussstrang die Passage auf dem Weg zur äußeren Atmosphäre passieren kann; eine innerhalb der zweiten Kammer befindliche Dichtung, die die Passage umgibt und so gestaltet ist, dass sie den Metallgussstrang umgibt; sowie einen Innenumfang der Dichtung, der sich in Reaktion auf eine vertikale Kompression der zweiten Kammer verringert.
Mit der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus ein Verfahren vorgestellt, das die Schritte des Formens eines Blocks in einer durch eine Seitenwand definierten Innenkammer umfasst; das Lenken des Blocks von der Innenkammer in eine zweite Kammer; sowie das Bewegen eines Stützelements relativ zur Seitenwand gegen eine erste Dichtung, um diese entlang der zweiten Kammer gegen den Block zu drücken.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden Beschreibung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargelegt, die die nach Meinung des Anmelders beste Art und Weise der Anwendung der Prinzipien darstellt. Diese bevorzugte Ausführungsform ist auch auf den Zeichnungen dargestellt und wird insbesondere und eindeutig in den anhängenden Ansprüchen hervorgehoben und dargelegt.
1 ist ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung, die sich in einem Stranggießofen im Einsatz befindet.
2 ist eine der 1 ähnelnde Darstellung, die eine Anfangsstufe der Bildung eines Blocks zeigt, wobei geschmolzenes Material aus dem Schmelz- bzw. Frischofen in die Gussform fließt und durch Wärmequellen über Herd und Gussform erhitzt wird.
3 ist eine der 2 ähnelnde Darstellung, die eine weitere Stufe der Bildung eines Blocks zeigt, während der Block auf einem Hebezeug in den abgedichteten Bereich abgesenkt wird.
4 ist eine der 3 ähnelnde Darstellung, die eine weitere Stufe der Bildung des Blocks sowie der Bildung der Glasbeschichtung auf dem Block zeigt.
5 ist eine vergrößerte Darstellung des umkreisten Ausschnitts aus 4, die zeigt, wie Glaspartikel in das Flüssigglasreservoir gelangen und die Glasschicht gebildet wird.
6 ist ein Querschnitt durch den Block nach dessen Entfernen aus der Schmelzkammer des Ofens, wobei die Glasschicht auf der Außenfläche des Blocks gezeigt wird.
7 ist ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 aus 6.
8 ist eine schematische Rissdarstellung des erfindungsgemäßen Stranggießofens, auf der der Antriebsmechanismus für den Block, der Trennmechanismus für den Block und der Umschlagmechanismus für den Block dargestellt sind, wobei der neu produzierte, beschichtete Metallgussstrang nach unten aus der Schmelzkammer heraus verläuft und vom Antriebsmechanismus und vom Umschlagmechanismus für den Block gestützt wird.
9 ist eine der 8 ähnelnde Darstellung eines Segments des beschichteten Metallgussstrangs, das von dem Trennmechanismus abgeschnitten wurde.
10 ist eine der 9 ähnelnde Darstellung des abgeschnittenen Segments, das zur Erleichterung der Umschlagarbeiten abgesenkt wurde.
11 ist eine den 8–10 ähnelnde, vergrößerte schematische Rissdarstellung, die das erfindungsgemäße Beschickungssystem detaillierter zeigt.
12 eine vergrößerte fragmentarische seitliche Rissdarstellung des Trichters, der Beschickungskammer, des Beschickungsrohrs und der Rüttler mit teilweise dargestellten Teilen.
13 ist ein Querschnitt entlang einer Linie 13-13 aus 12.
14 ist ein Querschnitt entlang einer Linie 14-14 aus 11.
15 ähnelt 11 und zeigt die Startbaugruppe, die bei der ersten Bildung eines Blocks unter Verwendung der erfindungsgemäßen geschmolzenen Dichtung zum Einsatz kommt.
16 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung aus einer Perspektive seitlich vom Vakuumdichtungsflansch der Startbaugruppe.
17 ist eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie 17-17 aus 16.
18 ähnelt der 15 und zeigt den Anfahrstrang, eingeführt durch den Vakuumdichtungsflansch sowie in die Stranggussform innerhalb der Schmelzkammer.
19 ähnelt der 18 und zeigt eine frühe Phase der Bildung des Blocks oberhalb des Anfahrstrangs.
20 ähnelt der 19 und zeigt eine weitere Phase der Bildung des Blocks sowie der anfänglichen Bildung der geschmolzenen Dichtung.
21 ähnelt der 15 und zeigt einen Ofen mit einer ersten Ausführungsform eines Dichtungssystems sowie einen Anfahrstrang, der aus der Schmelzkammer in eine darunter befindliche zweite Kammer verläuft.
22 ist eine vergrößerte Querschnittsdarstellung aus einer Perspektive seitlich entlang der zweiten Kammer, die die Dichtungsbaugruppen, die Inertgassensoren und den Anfahrstrang an einem Abziehstempel zeigt, wobei alle Druckzylinder deaktiviert sind oder sich in einer solchen Position befinden, dass die Stützelemente die Dichtungen nicht in Richtung des Blocks komprimieren und die Dichtungen dekomprimiert sind oder sich in der ausgerückten Position befinden.
23 ist eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie 23-23 aus 22.
24 ähnelt der 22 und zeigt die obersten Druckzylinder in einer aktivierten Position, wobei sie die oberste Dichtung in einen komprimierten Zustand und eine eingerückte Position gegen den Anfahrstrang gedrückt ist, während die übrigen Zylinder und Dichtungen deaktiviert bzw. dekomprimiert bleiben.
25 ist eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie 25-25 aus 24.
26 ähnelt der 21 und zeigt die Anfangsphase der Bildung eines Metallgussstrangs auf dem Anfahrstrang.
27 zeigt den Metallgussstrang bei der Bewegung durch die zweite Kammer, wobei nur die erste Dichtung gegen den Metallgussstrang gedrückt ist.
28 illustriert die erste und die zweite Dichtung in verschlissenem Zustand und getrennt vom Block, während die dritte Dichtung bei der Abwärtsbewegung des Metallgussstrangs in einen Eingriff mit dem Metallgussstrang gedrückt ist.
29 ähnelt der 28 und zeigt eine zweite Ausführungsform eines Dichtungssystems und eines Blocks in der Abwärtsbewegung von der Schmelzkammer in eine zweite Kammer, wobei das Kammergehäuse und die Dichtungen zur Verringerung des Innendurchmessers der Dichtungen vertikal komprimiert werden.
30 ist eine Querschnittsdarstellung entlang einer Linie 30-30 aus 29.
31 is ähnelt der 29 und zeigt die Dichtungen partiell verschlissen und weiter in vertikaler Richtung komprimiert.
32 ist eine der 31 ähnelnde, vergrößerte Querschnittsdarstellung, die eine dritte Ausführungsform eines Dichtungssystems zeigt, wobei ein Anfahrstrang auf einem Abziehstempel sitzt, und zwar angrenzend an die oberste Dichtung.
33 ähnelt der 32 und zeigt die Dichtung in Kontakt mit dem Metallgussstrang, während er sich abwärts bewegt und die Dichtungen nach unten biegt.
Ähnliche Zahlen kennzeichnen in den Zeichnungen ähnliche Teile.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Zunächst sollte darauf hingewiesen werden, dass gleiche Nummern auf den verschiedenen Zeichnungen identische oder funktional ähnliche strukturelle Elemente der Erfindung kennzeichnen. Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf derzeit als bevorzugt betrachtete Ausführungsformen beschrieben wird, muss davon ausgegangen werden, dass die beanspruchte Erfindung nicht auf die offengelegten Aspekte begrenzt ist.
Sofern nicht anders definiert, haben alle hierin verwendeten technischen und wissenschaftlichen Begriffe dieselbe Bedeutung, wie sie von einem ordentlichen Sachkundigen auf jenem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein verstanden wird. Zwar können bei der Umsetzung oder beim Testen der Erfindung jegliche Verfahren, Vorrichtungen oder Materialien verwendet werden, die den hierin beschriebenen ähneln oder äquivalent zu ihnen sind, doch werden nachfolgend die bevorzugten Verfahren, Vorrichtungen und Materialien beschrieben.
Die in einem Stranggießofen 12 im Einsatz befindliche erfindungsgemäße Dichtung ist in den 1–5 allgemein mit 10 bezeichnet. Der Ofen 12 umfasst eine Kammerwand 14, welche eine Schmelzkammer 16 einschließt, in der sich die Dichtung 10 befindet. In der Schmelzkammer 16 umfasst der Ofen 12 außerdem einen Schmelz- bzw. Frischherd 18, der sich in einer Fluidkommunikation mit einer Gussform 20 befindet, die mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen Seitenwand 22 mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen Innenfläche 24 ausgestattet ist, Innerhalb der eine Gießkammer 26 gebildet wird. Wärmequellen 28 und 30 befinden sich oberhalb des Schmelz- bzw. Frischherdes 18 und der Gussform 20 und dienen zum Erhitzen und Schmelzen reaktionsfreudiger Metalle, beispielsweise von Titan und Superlegierungen. Bei den Wärmequellen 28 und 30 handelt es sich vorzugsweise um Plasmabrenner. Es können jedoch auch andere geeignete Wärmequellen wie Induktions- oder Widerstandsheizungen zum Einsatz kommen.
Der Ofen 12 umfasst außerdem einen Hebe- oder Abziehstempel 32 zum Absenken eines Metallgussstrangs 34 (2–4). Hierfür kann jede geeignete Abziehvorrichtung verwendet werden. Der Metallgussstrang 34 kann jede geeignete Form haben und beispielsweise als Rundblock, rechteckige Bramme oder in einer ähnlichen Form ausgeführt sein. Der Stempel 32 umfasst einen länglichen Arm 36 mit einem Schmelzformträger 38, der die Form einer im Wesentlichen zylinderförmigen Platte hat, die auf dem Arm 36 sitzt. Der Schmelzformträger 38 weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Außenfläche 40 auf, die eng angrenzend an die Innenfläche 24 der Gussform 20 verläuft, wenn sich der Stempel 32 in vertikaler Richtung bewegt. Während des Einsatzes enthält die Schmelzkammer 16 eine Atmosphäre 42, die mit reaktionsfreudigen Materialien wie Titan und Superlegierungen, die im Ofen 12 geschmolzen werden können, nicht reagiert. Zur Bildung der reaktionsunfähigen Atmosphäre 42 können insbesondere bei der Verwendung von Plasmabrennern Inertgase eingesetzt werden. Häufig werden dazu Helium oder Argon genutzt, in der Regel Helium. Außerhalb der Kammerwand 14 befindet sich eine Atmosphäre 44, die in erhitztem Zustand zu einer Reaktion mit den reaktionsfreudigen Metallen fähig ist.
Die Dichtung 10 ist so konfiguriert, dass sie ein Eindringen der reaktionsfähigen Atmosphäre 44 in die Schmelzkammer 16 während des Stranggießens reaktionsfreudiger Metalle wie Titan und Superlegierungen verhindert. Außerdem ist die Dichtung 10 so konfiguriert, dass sie den Metallgussstrang 34 beim Eintreten in die reaktionsfähige Atmosphäre 44 schützt. Die Dichtung 10 umfasst eine Passage- oder Anschlusswand 46 mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen Innenfläche 47, die in ihrem Inneren eine Passage 48 definiert, in der sich eine Eingangsöffnung 50 und eine Ausgangsöffnung 52 befindet. Die Anschlusswand 46 umfasst einen nach innen verlaufenden ringförmigen Flansch 54 mit einer Innenfläche bzw. einem Umfang 56. Die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46, die an die Eingangsöffnung 50 angrenzt, definiert einen vergrößerten oder breiteren Abschnitt 58 der Passage 48, während der Flansch 54 einen verjüngten Abschnitt 60 der Passage 48 herstellt. Unter dem ringförmigen Flansch 54 definiert die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 einen vergrößerten Ausgangsabschnitt 61 der Passage 48.
Wie später noch erläutert wird, wird während des Betriebs des Ofens 12 in einem vergrößerten Abschnitt 58 der Passage 48 ein Reservoir 62 für ein geschmolzenes Material, beispielsweise flüssiges Glas, gebildet. Eine Quelle 64 von Glaspartikeln oder einem anderen geeigneten schmelzbaren Material, beispielsweise Salzschmelze oder Schlacke, kommuniziert mit einem Beschickungsmechanismus 66, der wiederum mit dem Reservoir 62 verbunden ist. Die Dichtung 10 kann außerdem eine Wärmequelle 68 umfassen, die eine Induktionsspule, eine Widerstandsheizung oder eine andere geeignete Wärmequelle beinhaltet. Darüber hinaus kann die Dichtung 10 mit Isoliermaterial 70 eingekleidet sein, das eine Aufrechterhaltung der Temperatur der Dichtung unterstützt.
Nun soll der Betrieb des Ofens 12 und der Dichtung 10 unter Bezugnahme auf die 2–5 beschrieben werden. Die 2 zeigt eine Wärmequelle 28, die zum Schmelzen des reaktionsfreudigen Metalls 72 in einem Schmelz- bzw. Frischofen 18 dient. Das geschmolzene Metall 72 fließt, wie durch den Pfeil A angegeben, in die Gießkammer 26 der Gussform 20 und wird aufgrund der Wirkung der Wärmequelle 30 zunächst in einem geschmolzenen Zustand gehalten.
In 3 ist dargestellt, wie der Stempel 32 nach unten zurückgezogen wird, wie durch den Pfeil B angegeben, wenn zusätzliches geschmolzenes Metall 72 vom Herd 18 in die Gussform 20 fließt. Ein oberer Teil 73 des Metalls 72 wird von der Wärmequelle 30 in geschmolzenem Zustand gehalten, während die unteren Teile 75 des Metalls 72 unter Bildung der ersten Bereiche des Metallgussstrangs 34 beginnen, sich abzukühlen. Die wassergekühlte Wand 22 der Gussform 20 unterstützt die Verfestigung des Metalls 72 zu einem Metallgussstrang 34, wenn der Stempel 32 nach unten zurückgezogen wird. Etwa zu dem Zeitpunkt, in dem der Metallgussstrang 34 in den verjüngten Abschnitt 60 (2) der Passage 48 gelangt, werden dem Reservoir 62 von der Quelle 64 über den Beschickungsmechanismus 66 Glaspartikel 74 zugeführt. Zwar hat sich der Metallgussstrang 34 bereits so weit abgekühlt, dass er sich teilweise verfestigt hat, dennoch ist er typischerweise ausreichend heiß, um Glaspartikel 74 zu schmelzen, die im Reservoir 62 flüssiges Glas 76 bilden, das von einer Außenfläche 79 des Metallgussstrangs 34 und einer Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 gebunden wird. Bei Bedarf kann die Wärmequelle 68 auch dazu eingesetzt werden, durch die Anschlusswand 46 zusätzliche Hitze bereitzustellen, um das Schmelzen der Glaspartikel 74 zu unterstützen, sodass eine ausreichende Quelle mit flüssigem Glas 76 zur Verfügung steht und/oder das flüssige Glas in geschmolzenem Zustand gehalten wird. Das flüssige Glas 76 füllt den Bereich im Reservoir 62 und im verjüngten Abschnitt 60 aus, sodass eine Barriere entsteht, die ein Eindringen äußerer reaktionsfähiger Atmosphäre 44 in die Schmelzkammer 16 und ein Reagieren mit dem geschmolzenen Metall 72 verhindert. Der ringförmige Flansch 54 bindet das untere Ende des Reservoirs 62 und reduziert den Spalt oder die Lücke zwischen der Außenfläche 79 des Metallgussstrangs 34 und der Innenfläche 47 der Anschlusswand 46. Die Verjüngung der Passage 48 durch den Flansch 54 ermöglicht das Ansammeln von flüssigem Glas 76 im Reservoir 62 (2). Die Ansammlung von flüssigem Glas 76 im Reservoir 62 erstreckt sich rings um den Metallgussstrang 34 in Kontakt zu dessen Außenfläche 79 und bildet in der Passage 48 eine im Wesentlichen ringförmig-zylindrische Ansammlung. Folglich bildet die Ansammlung von flüssigem Glas 76 eine flüssige Dichtung. Nach der Bildung dieser Dichtung kann eine untere Klappe (nicht abgebildet), welche die reaktionsunfähige Atmosphäre 42 von der reaktionsfähigen Atmosphäre 44 getrennt hat, geöffnet werden, sodass der Metallgussstrang 34 aus der Kammer 16 gezogen werden kann.
Wenn der Metallgussstrang 34 weiter nach unten bewegt wird, wie in den 4–5 dargestellt, beschichtet das flüssige Glas 76 die Außenfläche 79 des Metallgussstrangs 34, während dieser das Reservoir 62 und den verjüngten Abschnitt 60 der Passage 48 passiert. Der verjüngte Abschnitt 60 reduziert die Dicke der Schicht aus flüssigem Glas 76 bzw. verdünnt die Schicht aus flüssigem Glas 76, die an die Außenfläche 79 des Metallgussstrangs 34 angrenzt, um die Dicke der Glasschicht zu regeln, welche die Passage 48 mit dem Metallgussstrang 34 verlässt. Das flüssige Glas 76 kühlt dann ausreichend ab, um sich zu einer Festglasschicht 78 auf einer Außenfläche 79 des Metallgussstrangs 34 zu verfestigen. Die Glasschicht 78 bildet im flüssigen wie auch im festen Zustand eine Schutzbarriere, die ein Reagieren der reaktionsfreudigen Metalle 72, welche den Metallgussstrang 34 bilden, mit der reaktionsfähigen Atmosphäre 44 verhindern, während der Metallgussstrang 34 noch immer ausreichend heiß ist, um eine solche Reaktion zu ermöglichen.
In der 5 ist deutlicher dargestellt, wie die Glaspartikel 74 durch den Beschickungsmechanismus 66, wie durch den Pfeil C angegeben, in den vergrößerten Abschnitt 58 der Passage 48 und in das Reservoir 62 transportiert werden, wo das Schmelzen der Glaspartikel 74 zu flüssigem Glas 76 erfolgt. Die 5 zeigt auch die Bildung der Flüssigglasschicht in dem verjüngten Bereich 60 der Passage 48, während der Metallgussstrang 34 nach unten bewegt wird. Außerdem zeigt die 5 einen offenen Bereich zwischen der Glasschicht 78 und der Anschlusswand 46 innerhalb des vergrößerten Ausgangsabschnittes 61 der Passage 48, während sich der Metallgussstrang 34 mit der Beschichtung 78 durch den Abschnitt 61 bewegt.
Sobald der Metallgussstrang 34 den Ofen 12 in ausreichendem Maße verlassen hat, kann ein Teil des Metallgussstrangs 34 zu einem Block 80 einer jeden beliebigen Länge abgeschnitten werden, wie in der 6 dargestellt. Wie in den 6 und 7 zu erkennen ist, verläuft die Festglasschicht 78 entlang dem gesamten Umfang des Blocks 80.
Demzufolge bildet die Dichtung 10 einen Mechanismus, der das Eindringen reaktionsfähiger Atmosphäre 44 in die Schmelzkammer 16 verhindert und auch den Metallgussstrang 34 in der Form eines Blocks, eines Barrens, einer Bramme o. ä. vor der reaktionsfähigen Atmosphäre 44 schützt, während der Metallgussstrang 34 noch immer heiß genug ist, um mit der reaktionsfähigen Atmosphäre 44 reagieren zu können. Wie bereits festgestellt, ist die Innenfläche 24 der Gussform 20 im Wesentlichen zylinderförmig, um einen im Wesentlichen zylinderförmigen Metallgussstrang 34 produzieren zu können. Die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 ist ebenso im Wesentlichen zylinderförmig, sodass ein ausreichend großer Bereich für das Reservoir 62 sowie ein Bereich zwischen dem Metallgussstrang 34 und der Innenfläche 56 des Flanschs 54 gebildet wird, wodurch die Dichtung entsteht und eine angemessen dicke Beschichtung auf den Metallgussstrang 34 während dessen Abwärtsbewegung aufgetragen wird. Das flüssige Glas 76 kann trotzdem eine Dichtung mit einer großen Vielfalt transversaler Querschnitte von anderer als zylindrischer Form bilden. Die transversalen Querschnittsformen der Innenfläche der Gussform und der Außenfläche des Metallgussstrangs sind bevorzugterweise im Wesentlichen identisch mit dem transversalen Querschnitt der Innenfläche der Anschlusswand, bevorzugterweise mit der Innenfläche des nach innen verlaufenden ringförmigen Flansches, sodass der Bereich zwischen Metallgussstrang und Flansch einerseits ausreichend klein ist, um ein Ansammeln von flüssigem Glas im Reservoir zu ermöglichen, andererseits aber auch ausreichend groß ist, damit eine Glasschicht aufgetragen werden kann, die dick genug ist, um eine Reaktion zwischen dem heißen Metallgussstrang und der reaktionsfähigen Atmosphäre außerhalb des Ofens zu verhindern. Damit der Metallgussstrang eine angemessene Größe hat, um durch die Passage transportiert werden zu können, ist der transversale Querschnitt der Innenfläche der Gussform kleiner als der transversale Querschnitt der Innenfläche der Anschlusswand.
Weitere Veränderungen können an der Dichtung 10 und dem Ofen 12 vorgenommen werden, die dennoch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Ofen 12 aus mehr als einer Schmelzkammer bestehen, sodass das Material 72 in einer Kammer geschmolzen und in eine separate Kammer transportiert wird, wo sich eine Stranggießform befindet und von wo aus die Passage zur äußeren Atmosphäre verläuft. Außerdem kann die Passage 48 gekürzt werden, um ihren vergrößerten Ausgangsabschnitt 61 vollständig oder im Wesentlichen zu eliminieren. Darüber hinaus kann außerhalb der Passage 48 ein Reservoir zur Aufnahme des geschmolzenen Glases oder anderer Materialien ausgeformt werden, sodass ein Flüssigkeitsaustausch zwischen Reservoir und Passage möglich ist, wodurch geschmolzenes Material in eine Passage strömen kann, die der Passage 48 ähnelt, um auf diese Weise eine Dichtung zu bilden, die das Eindringen äußerer Atmosphäre in den Ofen verhindert und das Beschichten der Außenfläche des Metallgussstrangs während des Passierens der Passage ermöglicht. in einem solchen Fall stünde ein Beschickungsmechanismus in Kommunikation mit diesem alternativen Reservoir, damit die Feststoffe in das Reservoir gelangen und darin geschmolzen werden können. Folglich kann ein alternatives Reservoir als Ort des Schmelzens des festen Materials verwendet werden. Das Reservoir 62 der Dichtung 10 ist jedoch einfacher und erleichtert das Schmelzen des Materials unter Verwendung der Hitze des Metallgussstrangs, während dieser die Passage passiert.
Die erfindungsgemäße Dichtung ermöglicht eine größere Produktivität, da eine Länge des Metallgussstrangs außerhalb des Ofens abgeschnitten werden kann, während das Gießverfahren unterbrechungsfrei weiterläuft. Außerdem verbessert sich der Ertrag, weil jener Teil des Metallgussstrangs, der beim Abtrennen freigelegt wird, keine Schrumpfungen oder Lunkern enthält und die Unterseite des Metallgussstrangs frei von Schwalbenschwänzen ist. Da außerdem der Ofen nicht mit einer Abziehkammer ausgestattet ist, wird die Länge des Metallgussstrangs nicht durch eine solche Kammer eingeschränkt, und es kann ein Metallgussstrang von praktisch jeder geeigneten Länge produziert werden. Durch die Verwendung eines geeigneten Glastyps kann die Glasschicht außerdem eine Schmierung für ein künftiges Strangpressen des Metallgussstrangs bilden. Darüber hinaus kann die Glasschicht auf dem Metallgussstrang eine Barriere bilden, die bei einem zukünftigen Erhitzen des Metallgussstrangs vor dem Schmieden nützlich ist, weil sie eine Reaktion des Metallgussstrangs mit Sauerstoff oder einem anderen Bestandteil der Atmosphäre verhindert.
Zwar wurde für die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dichtung eine Verwendung von Glaspartikeln zur Bildung der Glasschicht beschrieben, doch können auch andere Materialien zur Bildung der Dichtung und der Glasschicht verwendet werden, beispielsweise Salzschmelze oder Schlacke.
Die vorliegende Vorrichtung und der Prozess sind besonders nützlich für reaktionsfreudige Metalle wie Titan, das in geschmolzenem Zustand außerhalb der Brennkammer sehr schnell mit Atmosphäre reagiert. Das Verfahren ist jedoch für jede Klasse von Metallen geeignet (beispielsweise auch für Superlegierungen), wenn eine Barriere benötigt wird, um die äußere Atmosphäre außerhalb der Schmelzkammer zu halten, um zu verhindern, dass das geschmolzene Metall dieser Atmosphäre ausgesetzt wird.
Bezug nehmend auf die 8 wird nun der Ofen 12 ausführlicher beschrieben. Der Ofen 12 ist in einer angehobenen Position über einem Boden 81 einer Produktionsstätte oder einer ähnlichen Einrichtung dargestellt. In der Innenkammer 16 des Ofens 12 befindet sich eine weitere Wärmequelle in der Form einer Induktionsspule 82, die unterhalb der Gussform 20 und oberhalb der Anschlusswand 46 verläuft. Die Induktionsspule 82 begrenzt die Länge der Strecke, die der Metallgussstrang 34 innerhalb der Passagenwand 46 auf seinem Weg in Richtung der Passage zurücklegt. Folglich begrenzt während des Betriebs die Induktionsspule 82 den Metallgussstrang 34 und verläuft angrenzend an die äußere Peripherie des Metallgussstrangs, um die Temperatur des Metallgussstrangs 34 auf ein Niveau zu regeln, das für seinen Eintritt in die Passage, in der sich das Schmelzbad befindet, gewünscht ist.
Auch in der Innenkammer 16 befindet sich eine Kühlvorrichtung in der Form einer wassergekühlten Leitung 84, die zum Kühlen der Leitung 66 des Beschickungsmechanismus oder Spenders des Partikelmaterials dient, um dessen Schmelzen in der Leitung 66 zu verhindern. Die Leitung 84 ist im Wesentlichen ringförmig. Sie verläuft vom Metallgussstrang 34 nach außen und kommt in Kontakt mit der Leitung 66, um eine Wärmeübertragung zwischen der Leitung 84 und der Leitung 66 zu ermöglichen, sodass der beschriebene Kühleffekt eintritt.
Der Ofen 12 umfasst außerdem einen Temperatursensor in der Form eines optischen Pyrometers 86 zum Messen der Wärme an der äußeren Peripherie des Metallgussstrangs 34, und zwar an einem Wärmemesspunkt 88, der sich in der Nähe der Induktionsspule 82 und oberhalb der Anschlusswand 46 befindet. Der Ofen 12 umfasst darüber hinaus ein zweites optisches Pyrometer 90 zum Messen der Temperatur an einem anderen Wärmemesspunkt 92 der Anschlusswand 46, wodurch mit dem Pyrometer 90 die Temperatur des Schmelzbads innerhalb des Reservoirs 62 gemessen werden kann.
Außerhalb und unter der Bodenwand der Kammerwand 14 umfasst der Ofen 12 ein Blockantriebssystem oder einen Hebemechanismus 94, einen Trennmechanismus 96 und einen Entnahmemechanismus 98. Der Hebemechanismus 94 ist so konfiguriert, dass er auf Wunsch den Metallgussstrang 34 anheben, absenken oder anhalten kann. Der Hebemechanismus 94 umfasst erste und zweite Hebewalzen 100 bzw. 102, die sich in einem bestimmten seitlichen Abstand zueinander befinden und in unterschiedlichen Richtungen gedreht werden können, wie durch die Pfeile A und B angegeben ist, sodass die verschiedenen Bewegungen des Metallgussstrangs 34 möglich sind. Der Abstand der Walzen 100 und 102 entspricht folglich in etwa dem Abstand des beschichteten Metallgussstrangs und der Kontaktschicht 78 während des Betriebs. Der Trennmechanismus 96 befindet sich zwischen den Walzen 100 und 102 und ist so konfiguriert, dass er den Metallgussstrang 34 und die Beschichtung 78 trennt. Beim Trennmechanismus 96 handelt es sich in der Regel um einen Schneidbrenner, jedoch können auch andere geeignete Trennmechanismen genutzt werden. Der Entnahmemechanismus 98 umfasst eine erste und eine zweite Entnahmewalze 104 bzw. 106, die sich ähnlich den Walzen 100 und 102 in einem bestimmten seitlichen Abstand zueinander befinden und auf ähnliche Art und Weise mit der Beschichtung 78 des beschichteten Metallgussstrangs in Eingriff kommen, wenn dieser sich zwischen ihnen bewegt. Die Walzen 104 und 106 können in unterschiedlichen Richtungen gedreht werden, wie durch die Pfeile C und D angegeben ist.
Nachfolgend werden weitere Aspekte des Betriebs des Ofens 12 unter Bezugnahme auf die 8–10 beschrieben. Bezug nehmend auf die 8 wird geschmolzenes Metall in die Gussform 20 gegossen, wie weiter vorn bereits beschrieben, um einen Metallgussstrang 34 zu produzieren. Der Metallgussstrang 34 wird dann entlang einer Passage von der Gussform 20 durch einen durch die Induktionsspule 82 definierten Innenraum und in die von der Passagenwand 46 definierte Passage nach unten bewegt. Die Induktionsspulen 82 und 68 und die Pyrometer 86 und 90 sind Teile eines Regelsystems, mit dem optimale Bedingungen zur Herstellung des Schmelzbads im Reservoir 62 geschaffen werden, um die Flüssigkeitsdichtung und das Beschichtungsmaterial zu bilden, durch das schließlich die Schutzbarriere 78 auf dem Metallgussstrang 34 gebildet wird. Konkret misst das Pyrometer 86 die Temperatur an der Stelle 88 auf der äußeren Peripherie des Metallgussstrangs 34, während das Pyrometer 90 die Temperatur der Passagenwand 46 an der Stelle 92 misst, um die Temperatur des Schmelzbads im Reservoir 62 einschätzen zu können. Diese Informationen dienen zur Regelung des Stromflusses in die Induktionsspulen 82 und 68, um die oben beschriebenen optimalen Bedingungen zu schaffen. Wenn die Temperatur an der Stelle 88 zu niedrig ist, wird die Induktionsspule 82 mit Strom versorgt, um den Metallgussstrang 34 zu erwärmen und die Temperatur an der Stelle 88 in einen gewünschten Bereich zu bringen. Wenn die Temperatur an der Stelle 88 dagegen zu hoch ist, wird die Stromversorgung zur Induktionsspule 82 reduziert oder abgeschaltet. Vorzugsweise wird die Temperatur an der Stelle 88 innerhalb eines bestimmten Bereichs gehalten. Das Pyrometer 90 schätzt die Temperatur an der Stelle 92 ein, um festzustellen, ob das Schmelzbad die richtige Temperatur hat. In Abhängigkeit von der Temperatur an der Stelle 92 kann die Stromversorgung der Induktionsspule 68 erhöht, verringert oder ganz abgeschaltet werden, um die Temperatur des Schmelzbads innerhalb eines gewünschten Bereichs zu halten. Wenn die Temperatur des Metallgussstrangs 34 und des Schmelzbads geregelt wird, wird die wassergekühlte Leitung 84 betätigt, um die Leitung 66 zu kühlen, sodass Partikelmaterial von der Quelle 64 aus in fester Form die Passage innerhalb der Passagenwand 46 erreicht, sodass die Leitung 66 nicht aufgrund darin stattfindender Schmelzprozesse verstopft wird.
Weiterhin Bezug nehmend auf die 8, bewegt sich der Metallgussstrang durch die Dichtung 10, um den Metallgussstrang 34 zu beschichten, wodurch der beschichtete Metallgussstrang entsteht, der nach unten in die äußere Atmosphäre und zwischen die Walzen 100 und 102 bewegt wird, die mit der Oberseite des beschichteten Metallgussstrangs in Eingriff kommen und den Strang auf eine kontrollierte Art und Weise absenken. Der beschichtete Metallgussstrang wird weiter nach unten bewegt, und die Walzen 104 und 106 gelangen mit seiner Oberseite in Eingriff.
Bezug nehmend auf die 9 schneidet der Trennmechanismus 96 dann den beschichteten Metallgussstrang, sodass ein geschnittenes Segment in der Form des beschichteten Blocks 80 entsteht. Wenn der beschichtete Metallgussstrang das Niveau des Trennmechanismus 96 erreicht, hat er sich auf eine Temperatur abgekühlt, bei der das Metall im Wesentlichen nicht mehr mit der äußeren Atmosphäre reagiert. In der 9 ist der Block 80 in einer Schnittposition dargestellt, in der er bereits vom Stammsegment 108 des Metallgussstrangs 34 getrennt ist. Die Walzen 104 und 106 drehen sich dann als Einheit von der Aufnahme- oder Trennposition, die in der 9 dargestellt ist, nach unten in Richtung des Bodens 81, wie durch den Pfeil E in der 10 angegeben, in eine abgesenkte Entnahme- oder Abgabeposition, in welcher sich der Block 80 in einer im Wesentlichen horizontalen Lage befindet. Die Walzen 104 und 106 werden dann gedreht, wie durch die Pfeile F und G angegeben, um den Block 80 (Pfeil H) so zu bewegen, dass er aus dem Ofen 12 entnommen werden kann, sodass die Walzen 104 und 106 in die in der 9 dargestellte Position zurückkehren können, um ein weiteres Blocksegment aufzunehmen. Der Entnahmemechanismus 98 wird von der in 9 dargestellten Block-Aufnahmeposition in die in 10 dargestellte Block-Entnahmeposition und zurück in die in 9 dargestellte Block-Aufnahmeposition bewegt, sodass die Produktion des Metallgussstrangs 34 und seine Beschichtung über ein Schmelzbad unterbrechungsfrei vorgenommen werden können.
Nachfolgend wird der Beschickungsmechanismus zum Zuführen des Feststoffpartikelmaterials entsprechend der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 11–14 näher beschrieben. Bezug nehmend auf 11 umfasst der Beschickungsmechanismus einen Trichter 110, eine Beschickungskammer 112, einen Montageblock 114, der typischerweise mittels Sehweißen an der Kammerwand 14 angebracht wurde, sowie eine Vielzahl von Beschickungsrohren 116, von denen jedes mit der Kühlvorrichtung 84 verbunden ist und durch sie hindurch verläuft. Vier Beschickungsrohre 116 sind in der 11 dargestellt, während in der 14 alle sechs dargestellt sind. in der Praxis kommen in der Regel zwischen vier und acht Beschickungsrohre zum Einsatz. Diese verschiedenen Elemente des Beschickungsmechanismus bilden eine Beschickungsbahn, durch die die Partikel und das feste Beschichtungsmaterial in das Reservoir 62 transportiert werden. Der Trichter 110, die Beschickungskammer 112 und die Beschickungsrohre 116 sind gemeinsam mit der Kammer 14 abgedichtet, sodass in jedem Element dieser Vorrichtung dieselbe Atmosphäre vorliegt. Typischerweise enthält diese Atmosphäre entweder Argon oder Helium und kann unter einem Vakuum stehen, beispielsweise unter dem mit dem Einsatz von Plasmabrennern verbundenen.
Bezug nehmend auf 12 umfasst ein Trichter 110 einen Auslassanschluss, der typischerweise über ein Ventil 118 geregelt wird. Der Auslassanschluss des Trichters 110 kommuniziert mit einer an der oberen Wand der Kammer 112 montierten Leitung, sodass ein in die Kammer führender Einlassanschluss 120 gebildet wird. Für die Verbindung zwischen dem Trichter 110 und dem Einlassanschluss 120 kommt vorzugsweise eine kreisrunde Kupplung zum Einsatz, die als elastomerisches Material herausgebildet sein kann, welches die Dichtung zwischen dem Trichter 110 und der Kammer 112 aufrechterhält und gewährleistet, dass der Trichter 110 ausgebaut und durch einen anderen Trichter erneuert werden kann, um den Umschaltprozess während des Nachfüllens des Trichters 110 zu beschleunigen. Über den Einlassanschluss 120 wird die Beschickung eines Behälters oder eines Gehäuses 124 gewährleistet, der bzw. das sich in der Kammer 112 befindet, die mit einer vibrierenden Beschickungskassette 126 verbunden ist und von einem Einlassende 128 nach oben verläuft. Ein Rüttler 130 mit variabler Drehzahl ist am Boden der Kassette 126 montiert, um die Kassette in Vibrationen zu versetzen. In der Kammer 112 ist ein Beschickungsblock 132 montiert, der eine Vielzahl von abgeschrägten Beschickungslöchern 134 unter einem Auslassende 136 der Kassette 126 definiert. Jedes Beschickungsrohr 116 umfasst ein erstes Rohrsegment 138, das mit dem Beschickungsblock 132 verbunden ist und über Löcher 134 mit dem Beschickungsblock 132 kommuniziert. Jedes erste Rohrsegment 138 ist mit der Bodenwand der Kammer 112 verbunden und verläuft durch sie hindurch. Jedes Beschickungsrohr 116 umfasst außerdem ein zweites flexibles Rohrsegment 140, das an ein Auslassende des ersten Segments 138 angeschlossen ist, und ein drittes Rohrsegment 142, das an ein Auslassende des flexiblen Segments 140 angeschlossen ist. Die flexiblen Segmente 140 kompensieren teilweise Fehlausrichtungen zwischen dem ersten Segment 138 und dem dritten Segment 142. Jedes Rohrsegment 142 verläuft kontinuierlich von einem zweiten Rohrsegment 140 zu einem Auslassende über der Abschlusswand 46 (11). Demzufolge verläuft durch den Block 114 eine Vielzahl von Passagen, durch welche die Segmente 142 verlaufen. Ein weiterer Rüttler 144 ist an der Unterseite des Blocks 114 montiert, um den Block und die Rohrsegmente 142 zum Vibrieren zu bringen.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die 13 das Gehäuse 124 und die Beschickungskassette 126 näher beschrieben. Die Kassette 126 umfasst eine im Wesentlichen horizontale Bodenwand 146 und sieben Kanalwände 148, zwischen denen sechs Kanäle 150 definiert werden, die jeweils vom Einlassende 128 zum Auslassende 136 verlaufen. Während die Abmessungen der Kanäle 150 variabel sein können, sind sie in der beispielhaften Ausführungsform ca. einen halben Zoll (12,7 mm) breit und einen halben Zoll hoch. Das Gehäuse 124 umfasst eine vordere Wand 152, ein Paar mit ihr verbundene Seitenwände 154 und 156 sowie eine Rückwand 158 (12), die mit den Seitenwänden 154 und 156 verbunden ist. Die Seitenwände 154 und 156 sowie die Rückwand 158 verlaufen abwärts und stoßen an die Bodenwand 146 der Kassette 126 an. Die vordere Wand 152 ist jedoch mit einer Bodenkante 160 versehen, die auf einer Kanalwand 148 sitzt und Öffnungen bildet, die jeweils von der Bodenkante 160, der Bodenwand 146 und einem Paar angrenzender Kanalwände 148 begrenzt sind.
Bezug nehmend auf die 14 wird der Kühlring 84 näher beschrieben. Der Ring 84 weist eine ringförmige Konfiguration auf und ist von rohrähnlicher Struktur, sodass er eine ringförmige Passage 162 definiert. Der Ring 84 begrenzt die Metallgusspassage, die das Metallgussstück 34 während des Gießprozesses passiert. Der Ring 84 verläuft relativ dicht am Gussstück 34 und einer Oberseite 164 der Wand 46, um die Auslassenden 166, die an die Beschickungsrohre 116 angrenzen, zu kühlen. Der Ring 84 ist mit Ein- und Auslassanschlüssen 168 und 170 versehen, die eine Zirkulation von Wasser 172 durch den Ring 84 ermöglichen. Der Einlassanschluss 168 kommuniziert mit einer Wasserquelle 176 und einer Pumpe 178 und pumpt das Wasser durch den Ring 84, wie durch die entsprechenden Pfeile in der 14 angegeben. In der Seitenwand des Rings 84 befinden sich eine Vielzahl Löcher, durch die die Beschickungsleitungen 116 mit kleinerem Durchmesser hindurch verlaufen, sodass Wasser 172 in direkten Kontakt mit den Beschickungsrohren 116, angrenzend an ihre Auslassenden 166, kommen kann. Jedes an ein Beschickungsrohr 116 angrenzendes Auslassende 166 grenzt dicht an die Oberseite 164 der Wand 46 an oder liegt an ihr an. Jedes Auslassende 166 und die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 befinden sich in einem Abstand D1 zur äußeren Peripherie 79 des Metallgussstrangs 34, wie in der 14 dargestellt. Der Abstand D1 beträgt in der Regel 1/2 bis 3/4 Zoll (12,7 bis 19,1 mm), vorzugsweise jedoch nicht mehr als ein Zoll (25,4 mm).
Der Ofen 12 ist mit einer Metallgusspassage konfiguriert, die vom Boden der Gussform 20 nach unten und durch die Passage der Reservoirwand 46 hindurch verläuft. Diese Bahn hat einen horizontalen Querschnitt, der mit dem der äußeren Peripherie 79 der Gussform 34 identisch ist, welche im Wesentlichen mit der Querschnittsform der Innenfläche 24 der Gussform 20 identisch ist. Demzufolge repräsentiert der Abstand D1 auch den Abstand zwischen der Metallgusspassage und der Innenfläche 47 der Wand 46 sowie den Abstand zwischen der besagten Passage und den Auslassenden 166 der Beschickungsrohre 116.
Das partikelförmige Beschichtungsmaterial ist als Material aus im Wesentlichen kugelförmigen Partikeln 74 dargestellt, die entlang einer Beschickungsbahn vom Trichter 110 in das Reservoir 62 transportiert werden. Es wurde festgestellt, dass ein Soda-Kalk-Glas gut als Beschichtungsmaterial geeignet ist, was teilweise auf seine Verfügbarkeit in Form im Wesentlichen kugelförmiger Partikel zurückzuführen ist. Da die Partikel 74 entlang einer relativ langen Bahn transportiert werden müssen, während gleichzeitig ihr Strom in nachgelagerte Bereiche in Richtung des Reservoirs 62 aufrechterhalten bleiben muss, hat sich die Verwendung kugelförmiger Partikel 74 bewährt, da dadurch der Beschickungsprozess durch die Leitungen 116, die sich in einem zur Aufrechterhaltung dieses kontinuierlichen Stroms geeigneten Winkel befinden, deutlich unterstützt wird. Die Segmente 142 der Beschickungsrohre 116 verlaufen entlang eines im Allgemeinen konstanten Winkels, ungeachtet der schematischen Darstellung in der 11. Die Partikel 74 sind zwischen 5 und 50 Mesh groß; in der Regel schwankt ihre Größe innerhalb einer geringeren Bandbreite, beispielsweise zwischen 8 und 42 Mesh; 10 und 36 Mesh; 12 und 30 Mesh; 14 und 24 Mesh sowie, was am ehesten zu bevorzugen ist, zwischen 16 und 18 Mesh.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Beschickungssystems unter Bezugnahme auf die 11–14 beschrieben. Zunächst wird der Trichter 110 mit einer substanziellen Menge von Partikeln 74 gefüllt, und das Ventil 118 wird so positioniert, dass ein Stofffluss über den Einlassanschluss 120 in das in der Kammer 112 befindliche Gehäuse 124 erfolgen kann, wie durch den Pfeil J angegeben, sodass das Gehäuse 124 teilweise mit Partikeln 74 gefüllt wird. Danach wird der Rüttler 130 mit einer gewünschten Vibrationszahl in Betrieb genommen, um die Vibrationskassette 126 und die Partikel 74 zum Vibrieren zu bringen, sodass deren Bewegung entlang der Kanäle 150 in Richtung des Auslassendes 136 möglich wird, wo die Partikel 74 von der Kassette 126 und über Löcher 134 in Rohrsegmente 138 fallen, wie in den 12 und 13 durch die Pfeile K angegeben ist. Die Partikel 74 setzen ihre Bewegung durch Rohrsegmente 140 und in die Rohrsegmente 142 in Richtung des Blocks 114 fort, wie mit dem Pfeil L angegeben. Der Rüttler 144 wird so betätigt, dass er den Block 114, die Rohrsegmente 142 und die sie passierenden Partikel 74 zum Vibrieren bringt, um zusätzlich ihre Bewegung in Richtung des Reservoirs 62 zu unterstützen. Aufgrund ihrer Kugelform können die Partikel 74 durch die Leitungen 116 hindurch- und an den verschiedenen anderen Oberseiten der Beschickungsbahn entlangrollen, was ihre Bewegung deutlich unterstützt.
Die Partikel 74 schließen ihre Bewegung entlang der Beschickungsbahn ab, wenn sie die Enden 166 und die davon abgehenden Auslassrohre 116 erreichen, wie in 14 dargestellt. Die Partikel 74 werden in der Schmelzkammer vorgewärmt, wenn sie die Segmente 142 passieren, was durch ihre geringere Größe noch verstärkt wird. Jedoch behalten die Partikel 74 ihren festen Aggregatzustand, bis sie über die Enden 166 hinaus bewegt werden, um sicherzustellen, dass die Beschickungsrohre 116 nicht durch geschmolzenes Beschichtungsmaterial verstopft werden. Um sicherzustellen, dass die Partikel 74 nicht innerhalb des Beschickungsrohres 116, das an die Auslassenden 166 angrenzt, schmelzen, und um die Integrität der Beschickungsrohre 116 in dieser Region sicherzustellen, wird die Pumpe 178 (14) betrieben. Sie pumpt Wasser von einer Quelle 176 durch einen Ring 84 über Einlass- und Auslassanschlüsse 168 und 170, sodass Wasser 172 in direkten Kontakt zu den Außenumfängen der Beschickungsrohre 116 kommt, wo sie die Passage 162 des Rings 84 passieren. Folglich befinden sich die Partikel 74 in einem Abstand von der äußeren Peripherie 79 des Metallgussstrangs 34, der noch kleiner als der Abstand D1 ist, in einem festen Aggregatzustand. Die Partikel 74 werden jedoch schnell geschmolzen, was hauptsächlich auf die Hitze zurückzuführen ist, die von dem neu geformten Metallgussstrang 34 abgegeben wird, wobei eventuell benötigte zusätzliche Hitze von der Spule 68 abgegeben werden kann. Die Partikel 74 werden somit an einem Schmelzort 174 geschmolzen und an die äußere Peripherie 79 des Metallgussstrangs 34 und die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 angebunden, und befinden sich so innerhalb des Abstands D1 der äußeren Peripherie 79 des Metallgussstrangs 34.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist in den 15–20 illustriert und steht in Zusammenhang mit dem Herstellen einer Dichtung rings um den Block, wodurch verhindert werden soll, dass bei der Erstinbetriebnahme des Stranggießprozesses Gase aus der äußeren Atmosphäre in die Schmelzkammer gelangen. Zu diesem Zweck ist der Ofen gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Vakuumdichtungs-Baugruppe 180 ausgestattet, die eine starre Durchgangswand bzw. eine Manschette 182 umfasst, welche typischerweise aus Metall besteht und eine Passage 184 definiert, die über ein unteres Ausgangsende 186 verfügt, welches mit der Umgebungsatmosphäre außerhalb des Ofens kommuniziert, und die über ein oberes Eingangsende 188 verfügt, welches mit der Passage 48 kommuniziert, wobei die Passagen 184 und 48 eine einzelne Passage bilden. Die Manschette 182 hat eine innere Peripherie 189, welche die Passage 184 definiert und in der exemplarischen Ausführungsform im Wesentlichen zylinderförmig ist, obwohl sie auch jede andere geeignete Form haben kann. Obere und untere Dichtungsringe auf der Basis von Hochtemperatur-Polymer, die typischerweise die Form elastomerischer O-Ringe 190 und 192 haben, sowie eine mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 verlaufen entlang einer Passage 184 und bilden drei flexible, ausbaubare ringförmige Dichtungselemente, die sich in den ringförmigen Nuten 196A–C befinden, welche in der Manschette 182 ausgeformt sind und von der inneren Peripherie 189 nach außen verlaufen. Die O-Ringe 190 und 192 bestehen in der exemplarischen Ausführungsform aus einem Hochtemperatur-Silikonmaterial. Ebenfalls geeignet und allgemein verfügbar sind Ringe aus Buna oder Viton. Jeder O-Ring 190 und 192 verläuft von der inneren Peripherie 189 radial nach innen, und seine innere Peripherie 198 definiert eine O-Ring-Passage 200. Auf ähnliche Art und Weise verläuft die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 von der inneren Peripherie 189 radial nach innen und verfügt über eine innere Peripherie 202, die eine Hülsenpassage 204 definiert. Die transversalen Querschnittsformen der Passagen 200 und 204 sind im Wesentlichen mit denen des schmaleren Abschnittes 60 identisch, der durch die innere Peripherie des Flanschs 54 und jene der gegossenen Passage oder Kavität 26 definiert werden, welche durch ihre Innenfläche 24 definiert wird. Die transversalen Querschnittsformen der Passagen 200 und 204 sind etwas kleiner als jene der Kavität 26 der Form 22 und auch kleiner als jene des schmaleren Abschnittes 60, der, wie bereits angemerkt, etwas größer als jener der Kavität 26 ist. Der untere O-Ring 192 verläuft vom oberen O-Ring 190 nach unten, sodass die Passage 184 ein erstes Passagensegment 206 umfasst, das von der Unterseite des oberen O-Rings 190 bis zur Oberseite des unteren O-Rings 192 verläuft. Analog hierzu verläuft die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 vom unteren O-Ring 192 aus nach unten, sodass die Passage 184 ein zweites Passagensegment 208 umfasst, das von der Unterseite des O-Rings 192 zur Oberseite der Hülse 194 verläuft. Obere und untere Gaseinlassanschlüsse 210 und 212 sind in der Manschette 182 ausgeformt und verlaufen von ihrer Außenfläche bis zur inneren Peripherie 189. Die Anschlüsse 210 und 212 befinden sich in einer Fluidkommunikation mit der Passage 184 und einer Inertgas-Versorgungseinheit 214, wobei diese Kommunikation über eine daran angeschlossene und dazwischen verlaufende Gasleitung 216 erfolgt. Die Versorgungseinheit 214 umfasst Elemente zum Übertragen von Inertgas von der Versorgungseinheit 214 über die Leitung 216 zur Passage 184, und zwar bei einem niedrigen Druck, der aber dennoch über dem atmosphärischen Umgebungsdruck und damit auch über dem Druck des reaktionsfreudigen Umgebungsgases außerhalb des Ofens liegt. Folglich kann die Gasversorgung 214 eine Niederdruckpumpe oder einen Behälter umfassen, der durch einen Luftkompressor oder eine ähnliche Vorrichtung angemessen unter Druck gesetzt wird. Darüber hinaus befindet sich die Gasversorgungseinheit 214 über eine Gasversorgungsleitung 218 auch in Kommunikation mit der Schmelzkammer 16. Außerhalb der Schmelzkammer 16 befindet sich auch ein Vakuummechanismus 220, der zum Zwecke des Evakuierens der Schmelzkammer 16 über die Gasleitung 222 mit der Kammer kommuniziert.
Nachfolgend wird die Funktionsweise des Ofens 12 während der Erstinbetriebnahme unter Bezugnahme auf die 18–20 beschrieben. Zunächst Bezug nehmend auf die 18, wird ein bearbeiteter Anfahrstrang 224 nach oben (Pfeil N) entlang dem Transportweg des Metallgussstrangs durch die Passage 184 und jene Passagen eingeführt, die durch die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 und die O-Ringe 190 und 192, die Passage 48, die vom Kühlring umgebene Passage 84 und die Heizspirale 82 in die Kavität 26 der Form 22 führen. Der Anfahrstrang 224 ist so bearbeitet, dass seine transversale Querschnittsform mit jener der Kavität 26 identisch, der Anfahrstrang allerdings etwas kleiner ist, sodass er in der Kavität 26 angemessen bündig nach oben gleitet. Walzen 100 und 102 werden betätigt, wie in der 18 durch die Pfeile O angegeben, um eine Aufwärtsbewegung des Anfahrstrangs 224 zu bewirken. Sobald der Anfahrstrang 224 auf diese Art und Weise eingeführt wurde, bilden O-Ringe 190 und 192 rings um die äußere Peripherie des Anfahrstrangs 224 eine luftdichte Dichtung. Sobald der Anfahrstrang 224 eingeführt ist, wie in 18 dargestellt, strömt schwach druckbeaufschlagtes Inertgas von der Gasversorgung 214 über die Leitung 216 und die Einlassanschlüsse 210 und 212 zu den Segmenten 206 und 208 der Passage 184. Genauer bewegt sich das Gas zu den jeweiligen ringförmigen Bereichen der Segmente 206 und 208, die die äußere Peripherie des Anfahrstranges 224 nach dessen vorher beschriebener Einführung begrenzen. Insbesondere wird der ringförmige Teil des Segments 206, in das Inertgas bewegt wird, durch obere und untere O-Ringe 190 und 192, die äußere Peripherie des Anfahrstrangs 224 (oder die Metallgusspassage) sowie die innere Peripherie 189 der Passagenwand definiert. Analog hierzu wird der ringförmige Teil des Segments 208, in das Inertgas bewegt wird, zwischen der Unterseite des O-Rings 192, der Oberseite der ringförmigen Hülse 194, der äußeren Peripherie des Anfahrstrangs 224 (oder der Metallgusspassage) sowie der inneren Peripherie 189 der Passagenwand definiert.
Die transversalen Querschnittsformen der Passagen 200 der O-Ringe 190 und 192 sind vor der Einführung des Anfahrstrangs 224 im Wesentlichen mit denen des Anfahrstrangs 224 identisch, lediglich etwas kleiner. Da die O-Ringe 190 und 192 elastisch und komprimierbar sind, können sie sich während des Einführens des Anfahrstrangs 224 leicht ausdehnen, sodass sie dem Querschnitt des Anfahrstrangs 224 angepasst sind und die bereits erwähnte gasdichte Abdichtung bilden. Die O-Ringe 190 und 192 bestehen aus einem für das Inertgas impermeablen Material. Die Querschnittsform der Hülse 194 ähnelt sehr stark jener des Anfahrstrangs 224. Zwar bietet sie keine gasdichte Abdichtung, aber dennoch eliminiert sie die große Mehrheit der Gasmengen, die sich von der einen zur anderen Seite der Hülse 194 bewegen können. Folglich minimiert sie die Inertgasmenge, die anderenfalls vom Segment 208 der Passage 184 in die äußere Atmosphäre strömen würde, erheblich. Die Hülse 194 besteht aus einem für das Inertgas permeablen Material. Folglich kann Inertgas vom ringförmigen Teil des Segments 208 zur anderen Seite der Hülse 194 ausgeblasen werden, indem es die Poren der materialformenden Hülse 194 zwischen der inneren Peripherie der Hülse 194 und der äußeren Peripherie des Anfahrstrangs 224 und auch zwischen der äußeren Peripherie der Hülse 194 und der inneren Peripherie 189 der Passagenwand passiert.
Sobald die gasdichte Dichtung zwischen dem Anfahrstrang 224 und O-Ringen 190 und 192 herausgebildet ist, wird der Vakuummechanismus 220 betätigt, um die Luft aus der Schmelzkammer 16 zu evakuieren. In der Regel wird die Schmelzkammer 16 auf ein Niveau von unter 100 Millitorr und eine Leckagerate von weniger als 30 Millitorr innerhalb von drei Minuten evakuiert. Dieser Vorgang ist aufgrund der durch die O-Ringe hergestellten Dichtung möglich. Obwohl die O-Ringe 190 und 192 so konfiguriert sind, dass sie eine gasdichte Abdichtung oder eine im Wesentlichen gasdichte Abdichtung bilden, wenn die Atmosphäre in der Kammer 16 ein atmosphärisches Druckniveau aufweist oder sich unter Vakuum befindet, kann es aufgrund der substanziellen Reduzierung des Drucks in der Kammer 16 zu gewissen Leckagen von Gas in die Kammer 16 kommen, und zwar zwischen dem Anfahrstrang 224 und den O-Ringen 190 und 192 oder zwischen der inneren Peripherie 189 und den O-Ringen. Folglich wird mit dem Zuführen von Inertgas in die Passage 184 beabsichtigt, dass das Inertgas nur über diesen potenziellen Leckageort in die Schmelzkammer 16 gelangt und folglich keine Luft aus der äußeren Atmosphäre in die Schmelzkammer 16 rings um den Anfahrstrang 224 gelangen kann. Nachdem die Schmelzkammer evakuiert ist und sichergestellt wurde, dass die Leckagerate auf ein akzeptables Niveau begrenzt ist, wird der Ofen von der Versorgungseinheit 214 über die Leitung 218 mit Inertgas verfüllt. Die Schmelzkammer 16 wird überwacht, um sicherzustellen, dass die Sauerstoff- und Feuchtigkeitskonzentrationen ausreichend niedrig sind, um eine Kontamination zu vermeiden.
Wenn diese Konzentrationen den Standards der Qualitätskontrolle entsprechen, wird der Schmelzherd-Plasmabrenner 28 entzündet und bildet eine Plasmafahne 226, sodass die festen Zuschlagstoffe im Schmelzherd 18, der zum Bilden des Metallblocks zu verwenden ist, allmählich erhitzt und geschmolzen werden. Dann wird an die Induktionsspulen 68 und 82 Strom angelegt, um die Passagenwand 46 und den Anfahrstrang 224 induktiv zu erhitzen. Wärmesensoren 86 und 90 dienen zur Überwachung und Kontrolle der Temperatur, auf die der Anfahrtstrang 224 und die Passagenwand 48 vorgeheizt werden. Zwar kann die exakte Temperatur in Abhängigkeit von den konkreten Umständen schwanken, doch in der exemplarischen Ausführungsform wird der Anfahrstrang 224 auf ca. 2000°F (ca. 1093°C) vorgeheizt, während die Reservoirpassagenwand 46 auf eine Temperatur von ca. 1700°F bis 1800°F (ca. 927°C bis 982°C) vorgeheizt wird. Auch der Schmelzplasmabrenner 30 wird entzündet, sodass die Plasmafahne 226 entsteht, die die Oberseite des Anfahrstrangs 224 erhitzt. Für den Prozess des Vorheizens des Anfahrstrangs 224 kann der Brenner 30 verwendet werden. Darüber hinaus wird der Brenner 30 dazu verwendet, den oberen Teil des Anfahrstrangs 224 zu schmelzen. Danach wird geschmolzenes Metall 72 vom Herd 18 in die Form 20 gegossen, und es beginnt der Prozess des Gießens des Metallgussstrangs 34, sodass der Anfahrstrang 224 und der Metallgussstrang 34 gemeinsam einen Block bilden.
Wie in der 19 gezeigt, werden die Walzen 100 und 102 gedreht (Pfeile P), um den Anfahrstrang 224 und den Metallgussstrang 34 nach unten zu bewegen (Pfeil Q). Letzterer wird an der Oberseite des Anfahrstrangs 224 herausgebildet, wenn geschmolzenes Material 72 in die Form 22 gegossen wird und sich darin verfestigt. Während dieses Prozesses wird kontinuierlich Inertgas von der Versorgungseinheit 214 in die Passage 184 übertragen, um sicherzustellen, dass keine in der äußeren Atmosphäre befindlichen Gase wie Sauerstoff und Stickstoff in die Schmelzkammer 16 gelangen.
Wie in der 20 dargestellt, werden der Anfahrstrang 224 und der Metallgussstrang 34 abgesenkt, bis der typischerweise heißeste Bereich des Blocks – was ein Teil des Anfahrstrangs 224 und des Metallgussstrangs 34 sein kann – das Reservoir 62 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt werden die Walzen 100 und 102 angehalten, um die Bewegung des Blocks zu stoppen. Während der Block gestoppt ist, werden Partikel 74 von Beschichtungsmaterial in das Reservoir 62 transportiert, wie bereits unter Bezugnahme auf die 11–14 beschrieben. Partikel 74 werden in das Reservoir 62 eingeleitet, sodass innerhalb einer Minute ein angemessenes Niveau erreicht ist. In der Regel dauert es nur ca. eine weitere Minute, um die Partikel 74 zu schmelzen, sodass im Reservoir 62 die bereits beschriebene geschmolzene Dichtung gebildet werden kann. Folglich wird die Absenkbewegung des Blocks in der Regel nur für diesen Zeitraum von ca. zwei Minuten angehalten, um ein Erstbefüllen und Schmelzen der Partikel 74 im Reservoir 62 zu ermöglichen. Zwar kann der Block möglicherweise auch für einen längeren Zeitraum angehalten werden müssen, in der Regel jedoch nicht länger als für ca. fünf Minuten, ehe erneut mit dem Abziehen des Blocks begonnen wird. Dieser Anhaltezeitraum ist notwendig, um eine ausreichende Menge geschmolzenen Materials herstellen zu können, aus dem die geschmolzene Dichtung gebildet werden kann. Das heißt, würde der Block kontinuierlich ohne einen solchen Anhaltezeitraum abgesenkt werden, wäre nicht ausreichend Zeit zum Aufbau des erforderlichen Volumens von geschmolzenem Material zur Bildung der geschmolzenen Dichtung, da das Beschichtungsmaterial, welches die Dichtung bildet, zu schnell aus dem Boden des Reservoirs austreten würde, weshalb sich im Reservoir 62 nicht ausreichend geschmolzenes Material ansammeln könnte. Wie oben bereits festgestellt, ist dieser Anhaltezeitraum nichtsdestoweniger zeitlich begrenzt, um sicherzustellen, dass ausreichend Wärmeenergie vom Metallgussstrang 34 an die Schmelzpartikel 74 übertragen und die geschmolzene Dichtung geschmolzen bleibt.
Wenn der Anfahrstrang und der Metallgussstrang 34 nach diesem Anhaltezeitraum erstmalig abgezogen werden, ist die Abziehrate relativ niedrig und liegt in der Regel bei weniger als 1,0 Zoll (2,54 cm) pro Minute. Der Block wird in der Regel für ca. zehn Minuten mit einer solchen langsameren Rate abgesenkt. Diese langsamere Abziehrate steht in einem Zusammenhang mit dem oben angemerkten Erfordernis, ein ausreichendes Niveau an Wärmeenergie zwischen dem Metallgussstrang und den geschmolzenen Partikeln 74 aufrechtzuerhalten und die Partikel in einem geschmolzenen Zustand zu halten. Nach der Bildung der geschmolzenen Dichtung ist es nicht mehr erforderlich, dass die O-Ringe 190 und 192 eine Dichtung zum Schutz vor dem Eintreten äußerer Atmosphäre in die Schmelzkammer 16 bilden, weshalb es folglich auch nicht erforderlich ist, Inertgas in die Passage 184 einzuleiten. Demzufolge wird mit der Bildung der geschmolzenen Dichtung die Bewegung von Inertgas in die Passage 184 gestoppt. Nach dem Ende der Phase des langsameren Abziehens des Blocks wird die Abziehrate auf einen Betrag von typischerweise mehr als 1,0 Zoll (2,54 cm) pro Minute beschleunigt, wobei die maximale Abziehrate ca. 3,0 Zoll (7,62 cm) pro Minute beträgt.
Während der Absenkbewegung des Blocks werden Partikel 74 in einer ausreichenden Rate zugeführt, damit ein ausreichendes Niveau der geschmolzenen Dichtung innerhalb des Reservoirs 62 aufrechterhalten bleibt. Die Zuführrate der Partikel 74 ist an die lineare Geschwindigkeit des Abziehens des Metallgussstrangs 34 gebunden, um das Volumen des geschmolzenen Materials, das die geschmolzene Dichtung bildet, während des gesamten Prozesses auf einem annähernd konstanten Niveau zu halten. Es gibt jedoch einen gewissen Spielraum, sofern die geschmolzene Dichtung erhalten bleibt. Konkreter wird bei einer schnelleren Abziehrate des Metallgussstrangs 34 das geschmolzene Material der geschmolzenen Dichtung schneller für die Bildung der Beschichtung rings um den Metallgussstrang aufgebraucht, sodass eine relativ höhere Zuführrate der Partikel 74 erforderlich ist, während bei einer relativ geringeren Zuführrate das geschmolzene Material der geschmolzenen Dichtung weniger schnell aufgebraucht wird und folglich zur Aufrechterhaltung der geschmolzenen Dichtung auch eine geringere Zuführrate der Partikel 74 erforderlich ist. Auch der restliche Gießprozess wird in einer kontrollierten Rate fortgesetzt, und folglich werden bei Bedarf feste Zuschlagstoffe dem Schmelzherd 18 zugeführt und darin geschmolzen, sodass geschmolzenes Material in der gewünschten Rate in die Stranggießform gegossen werden kann. Das Gießen des Metallgussstrangs 34 und das über die geschmolzene Dichtung erfolgende Aufbringen des Beschichtungsmaterials auf die äußere Peripherie des Metallgussstrangs wird wie bereits beschrieben fortgesetzt.
Wenn eine komplette Gießkampagne abgeschlossen ist (was ohne Weiteres sechs bis sieben Tage oder sogar noch länger dauern kann), werden die O-Ringe 190 und 192 sowie die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 ausgebaut und erneuert, um den Ofen für einen neuen Stanggießprozess vorzubereiten. Zwar sind die erfindungsgemäßen O-Ringe für einen zeitweiligen Betrieb unter den beim Anfahrprozess vorherrschenden hohen Temperaturen vorgesehen, um bis zur Bildung der geschmolzenen Dichtung die erforderliche Abdichtung zu erreichen, sie sind aber dennoch für einen längeren Stranggießprozess nicht geeignet, weshalb sie in einem Maße verschlissen sein werden, dass sie vor dem Anfahren eines neuen Gießvorgangs erneuert werden müssen. Tatsächlich gewährleisten die Dichtungsringe 190 und 192 in der Regel die erforderliche Abdichtung nur für weniger als eine Stunde, zumeist für ca. eine halbe Stunde. Zwar ist die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 für einen Einsatz bei noch höheren Temperaturen konfiguriert (beispielsweise mehr als 2000°F [ca. 1093°C]), doch muss sie bei einem längeren Einsatz vor dem Einrichten eines neuen Gießprozesses erneuert werden. Zwar ist es möglich, dass die mit Keramikfaser umflochtene Hülse 194 unter anderen Umständen eine längere Haltbarkeit aufweist, doch wird sie aufgrund der Interaktion mit der auf die äußere Peripherie des Metallgussstrangs 34 aufgetragenen Beschichtung in einem Maße verschlissen, dass sie erneuert werden muss.
Zu beachten ist, dass das Volumen des geschmolzenen Materials in der geschmolzenen Dichtung relativ gering ist, in der Regel nicht höher als jenes Volumen, das in dem bereits erwähnten Anhaltezeitraum, in dem der Block angehalten wird, um Partikel 74 in das Reservoir 62 strömen und zur Bildung der geschmolzenen Dichtung schmelzen zu lassen, geschmolzen werden kann. Ein Grund dafür, das Volumen des geschmolzenen Materials und der geschmolzenen Dichtung auf einem relativen Minimum zu halten, besteht darin, die Menge der Energie zu begrenzen, die zur Herstellung der für diesen Schmelzprozess erforderlichen Temperatur genutzt wird. Ein minimales Volumen ist darüber hinaus auch dann vorteilhaft, wenn der Ofen kontrolliert heruntergefahren werden muss. Das Herunterfahren des Ofens beinhaltet auch das Abschalten der Zuführung der Partikel 74 entlang der Partikelzuführbahn zum Reservoir 62. Das Beenden des Zuführens der Partikel 74 in den Behälter 62 kann nahezu unverzüglich oder innerhalb relativ weniger Sekunden erreicht werden, sodass schnell ein Zustand hergestellt werden kann, in dem das Volumen des geschmolzenen Materials im Reservoir 62 nicht zunimmt. Das Herunterfahren des Ofens schließt offensichtlich auch die Beendigung des Eingießens von zusätzlichem geschmolzenem Material in die Form 22 ein. Der Metallgussstrang 34 wird relativ schnell abgesenkt, um sicherzustellen, dass sich das geschmolzene Material, welches im Reservoir 62 die geschmolzene Dichtung bildet, nicht vor dem vollständigen Entfernen des Blocks verfestigen kann. Folglich sollte die Temperatur jenes Teils des Metallgussstrangs 34, der während dieses Prozesses des Herunterfahrens das Reservoir 62 passiert, nicht unter die Schmelztemperatur der Partikel 74 absinken. In der exemplarischen Ausführungsform liegt diese Temperatur bei ca. 1400°F (ca. 760°C), was annähernd der Schmelztemperatur der Glaspartikel entspricht, die in der Regel als Partikel 74 verwendet werden. Es ist jedoch offenkundig, dass diese Temperatur in Abhängigkeit von dem als Partikel 74 verwendeten Material variiert. Wenn die Temperatur dieses Teils des Metallgussstrangs 34 nicht unter die besagte Schmelztemperatur absinkt, bleibt der Metallgussstrang stecken und schweißt sich entlang dem ringförmigen Flansch, der den Boden des Reservoirs 62 bildet, selbst an die Passagenwand 46 an. Dann ist ein erheblicher Zeitaufwand für die Reparatur des Ofens und das Entfernen des Blocks erforderlich.
Anzumerken ist, dass zur Verhinderung des Eintritts äußerer Atmosphäre in die Schmelzkammer vor der Bildung der geschmolzenen Dichtung auch alternative Anfahrbaugruppen verwendet werden können. Eine solche Anfahrbaugruppe ist jedoch komplizierter als die oben beschriebene und schafft eigene Probleme. Konkreter kann eine untere abgedichtete Kammer unterhalb der Schmelzkammer gebildet werden, die eine steife Wand oder Tür umfasst, die zum Abdichten der unteren Kammer geschlossen werden kann, und die geöffnet oder ausgebaut werden kann, um die Kommunikation zwischen der unteren Kammer und der äußeren Atmosphäre zu ermöglichen. Eine solche Konfiguration erfordert ein größeres ringförmiges Dichtungselement, das nicht in Kontakt mit der äußeren Peripherie des Blocks kommt, sondern mit der Tür und anderen steifen Wänden, beispielsweise der Bodenwand der Schmelzkammer oder einer anderen steifen Konstruktion, die von dort aus nach unten verläuft, und zwischen diesen Elementen eine luftdichte Abdichtung bildet. Eine solche Anfahrbaugruppe macht es demzufolge erforderlich, dass die Schmelzkammer und die untere Kammer evakuiert und mit Inertgas verfüllt werden, ehe die geschmolzene Dichtung gebildet werden kann. Sobald die geschmolzene Dichtung mit einer solchen Anfahrvorrichtung gebildet ist, kann die abgedichtete Kammer zur äußeren Atmosphäre hin geöffnet werden. Hierzu ist die Tür zu öffnen, um die anfänglich hergestellte Abdichtung zu brechen. Um mit dem Stranggießen des Blocks unter Verwendung der geschmolzenen Dichtung fortzufahren, muss die Tür aus der Metallgusspassage, die unterhalb der Schmelzkammer verläuft, herausbewegt werden. Zwar ist die Nutzung einer solchen Anfahrbaugruppe möglich, allerdings auch recht aufwendig und erfordert im Vergleich zum Einsatz der Vakuumdichtungs-Baugruppe 180 erhebliche Zusatzkonstruktionen. Durch den Einsatz einer solchen unteren Kammer kann der Prozess tendenziell verlangsamt werden. Dadurch kann es problematisch sein, den Metallgussstrang auf einer gewünschten Temperatur zum Schmelzen der Partikel des Beschichtungsmaterials zu halten, wie bereits diskutiert wurde. Während die untere Kammer wesentlich größer gestaltet werden kann, um die Probleme in Zusammenhang mit dem Verlangsamen des Abziehens des Blocks zu verringern, hätte dies eine notwendige Verlängerung der unteren Kammer zur Folge. Darüber hinaus muss die untere Kammer groß genug sein, um den Absenkmechanismus, beispielsweise die Walzen 100 und 102, aufzunehmen, damit das Einführen des Anfahrstrangs und das Abziehen des Blocks gesteuert werden kann. Bei der Verwendung der Dichtungsbaugruppe 180 bestehen diese Probleme nicht, und es kann auch auf die verschiedenen Konstruktionen sowie die untere Kammer verzichtet werden, die anderenfalls erforderlich wären, um eine solche Anfahrbaugruppe herzustellen.
Bezug nehmend auf die 21 bis 28, insbesondere jedoch auf die 21 und 22, ist ein Dichtungssystem 300 einer ersten bevorzugten Ausführungsform unter der Schmelzkammer 16 dargestellt und axial auf den Abziehstempel 32 ausgerichtet. Das Dichtungssystem 300 umfasst vorzugsweise eine erste Dichtungsbaugruppe 302, die sich direkt unterhalb der Form 20 und der Schmelzkammer 16 sowie beiden Elementen nachgeordnet befindet, eine zweite Dichtungsbaugruppe 304, die sich direkt unterhalb der Form 20, der Schmelzkammer 16 und der ersten Dichtungsbaugruppe sowie diesen Elementen nachgeordnet befindet, eine dritte Dichtungsbaugruppe 306 sowie eine vierte Dichtungsbaugruppe 308, die sich ebenfalls direkt unterhalb der Form 20, der Schmelzkammer 16 und diesen Elementen sowie den anderen Dichtungsbaugruppen nachgeordnet befindet. Die Dichtungsbaugruppen 302 bis 308 sind vorzugsweise koaxial aufeinander ausgerichtet und übereinander konzentrisch über einer Längsachse 333 des Metallgussstrangs gestapelt (zu sehen in 27). Eine Vielzahl Hydraulikleitungen 310 dient zur Verbindung krafterzeugender Mechanismen 312, beispielsweise von Hydraulik- oder Pneumatikdruckzylindern, mit einem hydraulischen oder pneumatischen Regelventil 314. Das Regelventil 314 regelt die Aktivierung des krafterzeugenden Mechanismus 312 während des Abdichtvorgangs, sodass dieser zwischen Position der Aktivierung und der Deaktivierung hin- und herbewegt wird. Eine Vielzahl Inertgassensoren 316 sind über Sensorleitungen 320 mit einem Inertgas-Strömungsregler 318 verbunden, sodass die Sensoren 316 ein Signal an den Regler 318 senden können. Bei den Inertgassensoren 316 kann es sich um geeignete Sensoren jeglichen Typs handeln, die nach dem Stand der Technik nach der betreffenden Dichtung oder unterhalb dieser Dichtung zum Erkennen eines Inertgases wie Helium oder Argon genutzt werden können, das aus der Innenkammer austrat. Der Regler 318 befindet sich auch in einer elektrischen Kommunikation mit dem Regelventil 314 und dient damit als Regler für den krafterzeugenden Mechanismus und regelt die Aktivierung aller Mechanismen 312. Der Regler 318 enthält folglich einen Mikroprozessor oder Computer, der so programmiert ist, dass er den Inertgasstrom sowie die Aktivierung aller Mechanismen 312 voneinander unabhängig steuert, und zwar jeweils entsprechend einer vorbestimmten Schrittfolge, beispielsweise in Reaktion auf Signale, die vom Inertgassensor 316 eingingen.
Der Schmelzofen 12 umfasst darüber hinaus eine Inertgas-Versorgungseinheit 322 und eine Gaspumpe 324. Die Gaspumpe 324 drückt das Inertgas durch die Versorgungsleitung 326 und die Plasmabrenner, sodass die Schmelzkammer 16 gefüllt wird. Das verbrauchte Gas verlässt die Kammer 16 über die Ausgangsleitung 328 und gelangt wieder in die Inertgas-Versorgungseinheit 322, sodass es durch die endlose Rückführungs- oder Rezirkulationsschleife, die durch die Kammer 16, die Leitung 328, die Versorgungseinheit 322, die Pumpe 324 und die Leitung 326 gebildet wird, recycelt werden kann. Während es sich bei der Rückführungsschleife generell um ein geschlossenes System handelt, senden die Gasverlustsensoren 316 im Falle der Erkennung des Austretens einer übermäßigen Menge Inertgas aus der Innenkammer 16 an den Inertgasregler 318 ein Gasverlustsignal. Daraufhin veranlasst der Inertgasregler eine erhöhte Inertgasabgabe an die Schmelzkammer 16 durch die Gaspumpe 324. Darüber hinaus kann in der Schmelzkammer ein Gasverlustsensor untergebracht sein, der einen zu niedrigen Gasfüllstand und damit die Möglichkeit erkennt, weiteres Inertgas in die Kammer zu pumpen. Bei einem solchen Gasverlustsensor kann es sich um einen Drucksensor handeln, der den Innendruck in der Kammer 16 ermittelt, sodass eine ausreichende Druckveränderung auf einen Inertgasverlust hinweist.
Primär Bezug nehmend auf die 22, befindet sich die Kammer 330 unterhalb der Kammer 16. Das obere Ende der Kammer 330 befindet sich in einer Fluidkommunikation mit der Kammer 16, und das untere Ende der Kammer 330 befindet sich in einer Fluidkommunikation mit der Atmosphäre außerhalb der Kammer 16. Eine ringförmige Kammerwand definiert die zweite Kammer 330 und wird gebildet durch die Dichtungsbaugruppen und eine ringförmige, zylindrische, starre Manschette 332, die fest mit der Wand 14 am Boden der Schmelzkammer 16 verbunden ist. Die erste Dichtungsbaugruppe 302 umfasst vertikal in einem bestimmten Abstand zueinander befindliche, starre, ringförmige obere und untere Ringe 334 und 336. Der obere Ring 334 der ersten Baugruppe 302 ist starr am Boden der Manschette 332 gesichert und verläuft von dort nach unten und radial nach außen. Die starren, vertikalen Stützbolzen 337 verlaufen vom oberen Ring 334 zum unteren Ring 336 und sichern beide Ringe in einem bestimmten vertikalen Abstand fest aneinander. Wie am besten in der 23 zu erkennen ist, befinden sich die Bolzen oder Stangen 337 in einem gleichmäßigen Abstand zueinander zirkumferenziell rings um die Ringe 334 und 336.
Zwischen dem oberen und dem unteren Ring, von den Stangen 337 aus radial nach innen, befindet sich eine komprimierbare ringförmige Dichtung 338 mit einer zylinderförmigen Innenfläche 340 und einer zylinderförmigen Außenfläche 342. Die Dichtung 338 besteht vorzugsweise aus einem Keramikgeflecht, kann aber auch aus Glasfaser, Kevlar oder einem anderen geeigneten, hitzebeständigen Material bestehen. Insbesondere umfasst der obere Ring 334 eine obere Fläche 344 und eine untere Fläche 346, während der untere Ring 336 eine obere Fläche 348 und eine untere Fläche 350 umfasst. Eine ringförmige Dichtungsaufnahme 335 wird zwischen dem oberen Ring 334 und dem unteren Ring 336 sowie insbesondere der unteren Fläche 346 und der oberen Fläche 348 definiert. Die Dichtung 338 ist in der ringförmigen Aufnahme gesichert. Eine starre Sensormanschette 358 ist starr an der unteren Fläche 350 des unteren Rings 336 der ersten Baugruppe 302 gesichert und verläuft abwärts von ihr, sodass er eine starre Verbindung mit der Oberseite des oberen Rings 334 der zweiten Baugruppe 304 bildet. Die Sensormanschette umfasst vorzugsweise eine Öffnung 360, die so gestaltet ist, dass sie unterhalb der entsprechenden Dichtungen 338 oder ihnen nachgelagert Inertgassensoren 316 aufnehmen und sichern kann. Die zweite Kammer 330 ist demzufolge durch die ringförmigen Innenumfänge oder Oberflächen der Manschette 332, der Dichtungen 338 sowie den oberen und den unteren Ring 334 bzw. 336 der verschiedenen Dichtungsbaugruppen 302, 304, 306 und 308 sowie jeden der Sensorbünde 358 definiert. Folglich verlaufen die ringförmigen Flächen zwischen den jeweiligen Paaren oberer und unterer Ringe 334 und 336, einschließlich der entsprechenden ringförmigen Dichtungsaufnahmefläche 335, von der Kammer 330 radial nach außen.
Die Dichtung 338 ist von vier starren Stützelementen oder Platten 352 umgeben, die sich an der Außenfläche 342 der Dichtung befinden. Krafterzeugende Mechanismen 312 umfassen die Stützplatte 352, eine Stange oder einen Kolben 354 sowie ein Gehäuse oder einen Zylinder 356, in dem der Kolben 354 gleitbar aufgenommen ist und von druckbeaufschlagtem Hydraulikfluid oder druckbeaufschlagter Luft angetrieben wird. Wie in der 23 gezeigt, sind die vier krafterzeugenden Mechanismen in 90-Grad-Winkeln entlang des Umfangs der Dichtung angeordnet. Die vier Stützplatten 352 umgeben die jeweilige Dichtung 338, die sie aufnehmen, annähernd, aber nicht vollständig. Konkreter ist jedes Stützelement 352 mit einander gegenüber befindlichen Enden versehen, sodass eines der Enden einer bestimmten Stützplatte an ein angrenzendes Ende der angrenzenden Stützplatte 352 angrenzt und sich in einem zirkumferenziellen Abstand zu ihr befindet. Jedes Stützelement 352 verläuft von der Außenfläche 342 der jeweiligen Dichtung 338 radial nach außen und befindet sich in Kontakt zu dieser. Jedes Stützelement 352 ist darüber hinaus von den Stangen 337 radial nach innen gerichtet positioniert, und zwar innerhalb des ringförmigen Bereichs, der durch den oberen und unteren Ring 334 bzw. 336 der Dichtungsbaugruppe definiert wird. Jede Stange bzw. jeder Kolben 354 ist starr am Außenumfang des jeweiligen Stützelements innerhalb des ringförmigen Bereichs zwischen dem oberen und dem unteren Ring gesichert und verläuft radial von diesem Außenumfang nach außen. Jedes Gehäuse bzw. jeder Zylinder 356 ist folglich vom jeweiligen Stützelement 352 und Kolben 354, das bzw. der sich während des Betriebs relativ zur Seitenwand 14, zum Gehäuse 356 und zu den verschiedenen Komponenten bewegt, welche die Kammerwand bilden, die die zweite Kammer 330 definieren, radial nach außen gerichtet positioniert. In der exemplarischen Ausführungsform ist das Gehäuse 312 am Außenumfang der Ringe 334 und 336 gesichert. Obwohl bei jedem Mechanismus 312 in der exemplarischen Ausführungsform ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder zum Einsatz kommt, können auch andere krafterzeugende Mechanismen genutzt werden. Beispielsweise kann für die Stange oder den Kolben 354 auch eine Gewindestange genutzt werden, die über ihr Gewinde in Eingriff mit einem Gewindeloch kommt, das im Gehäuse oder Block 356 ausgeformt ist, das bzw. der auch einen Antriebsmotor zum Drehen der Gewindestange umfassen kann, damit die Sicherungsplatte radial nach innen oder außen bewegt werden kann, um die Dichtung 338 zu komprimieren bzw. zu dekomprimieren. Im Gehäuse 356 kann auch ein Zahnradgetriebe untergebracht sein, das operativ mit dem Antriebsmotor und der Gewindestange verbunden ist, oder der Antrieb zur Drehung der Gewindestange wird über einen Riemenantrieb realisiert.
Jede Stützplatte 352 umfasst vorzugsweise eine Innenfläche 362, die bei Draufsicht konkav gewölbt und komplementär zur konvex gewölbten Außenfläche 342 der Dichtung geformt ist. Jede Innenfläche 362 bildet einen Kreisbogen oder verläuft entlang eines Kreisbogens, der konzentrisch über einer Längsachse 333 verläuft und einen Wölbungsradius hat, der im Wesentlichen mit dem der Außenfläche 342 identisch ist. Krafterzeugende Mechanismen 312 sind folglich so konfiguriert, dass sie die Dichtung über ihrer Peripherie komprimieren und die Dichtungsinnenfläche 340 in Kontakt mit der Außenfläche 79 des Blocks und des Anfahrstrangs drücken. Die Außenfläche 79 dient auch zur Definition jenes Teils der äußeren Peripherie der Metallgusspassage in der zweiten Kammer 330, durch das der Block von der Kammer 16 in die äußere Atmosphäre gelangt, bzw. fällt mit diesem Teil zusammen. Jede Dichtungsbaugruppe 304 bis 308 ist strukturell und funktionell mit der Baugruppe 302 äquivalent, abgesehen von der einzigen Ausnahme, dass sich die Dichtungsbaugruppen 304 bis 308 unterhalb der Dichtungsbaugruppe 302 befinden und an der angrenzenden Dichtungsbaugruppe gesichert sind.
Nachfolgend wird der Betrieb des Ofens beschrieben, in dem die erfindungsgemäßen Dichtungsbaugruppen zum Einsatz kommen. In der 22 ist der Schmelzofen mit einem Anfahrstrang 331 illustriert, der auf einem Abziehstempel 32 und einer Dichtungsbaugruppe 302 abgelegt ist und sich zwar in der Nähe des Anfahrstrangs befindet, aber nicht gegen diesen gedrückt wird. in dieser Position ist die Innenkammer 16 der Umgebungsluft ausgesetzt. Der Stempel 32 wird nach oben bewegt, um den Anfahrstrang 331 anzuheben und nach oben durch die zweite Kammer 330 in die Kammer 16 zu bewegen, sodass sich das obere Ende des Strangs 331 in der Form 20 befindet. Während der Anfahrstrang 40 auf die Dichtung 338 ausgerichtet ist, aktiviert der Regler 318 über ein Signal das Regelventil 314, sodass durch die Leitungen 310 Hydraulikfluid oder Luft gedrückt wird, und bewegt die Stangen 354 in die mit Pfeilen 366 bezeichnete Richtung (24, 25). Die Bewegung der vier Stangen 354 ermöglicht eine Bewegung und Druckausübung auf die vier Sicherungsplatten 352 der Baugruppe 302, die die korrespondierende Dichtung 338 komprimiert und die Dichtungsinnenfläche 340 in Kontakt zum Anfahrstrang drückt.
Wie bereits unter Bezugnahme auf den Einsatz der Vakuumdichtungsbaugruppe 180 aus der in den 15–20 illustrierten, weiter vorn beschriebenen Ausführungsform erläutert, wird danach die Schmelzkammer 16 evakuiert und mit Inertgas verfüllt. Konkreter drücken die krafterzeugenden Mechanismen 312 die obere Dichtung 338 gegen den Außenumfang des Strangs 331, um eine gasdichte oder im Wesentlichen luftdichte Abdichtung zu bilden, durch die verhindert wird, dass sich Luft oder anderes Gas zwischen der Schmelzkammer und der äußeren Atmosphäre zwischen Dichtung und Anfahrstrang bewegen kann. Konkreter wird der Vakuummechanismus 220 so betätigt, dass er Luft aus der Schmelzkammer 16 evakuiert, und zwar typischerweise auf ein Basisniveau von unter 100 Millitorr und eine Leckagerate von unter 30 Millitorr innerhalb von drei Minuten. Nachdem die Schmelzkammer evakuiert ist und sichergestellt wurde, dass die Leckagerate auf ein akzeptables Niveau begrenzt ist, wird der Ofen von der Versorgungseinheit 322 mit Inertgas verfüllt. Die Kammer 16 wird überwacht, um sicherzustellen, dass die Sauerstoff- und Feuchtigkeitskonzentrationen ausreichend niedrig sind, um eine Kontamination zu vermeiden.
An diesem Punkt werden die Brenner 28 und 30 entzündet, um das Metall zu schmelzen, sodass im Herd 18 geschmolzenes Material 72 gebildet und die Temperatur in der Form 20 geregelt wird, wie in der 26 zu sehen. Das geschmolzene Metall 72 wird auf den Anfahrstrang gegossen und bildet den Metallgussstrang 34. Der Metallgussstrang 34 bewegt sich nach unten in die zweite Kammer 330 oberhalb des Abziehstempels 32 in Richtung des Rohlings bzw. nach unten, wie durch die Pfeile 364 angegeben (26–27).
Die 27 illustriert die Bewegung der Stützelemente 352 und der Stangen 354 der Baugruppe 302 bzw. die von ihnen ausgeübte Kraft in Richtung der Pfeile 366, während der Metallgussstrang abwärts in Richtung des Pfeils 364 gerichtet ist. Jeder Hydraulikzylinder 312 fährt fort, die Dichtung 338 radial nach innen in Richtung der äußeren Peripherie und gegen die äußere Peripherie des Metallgussstrangs 34 zu drücken. Wie insbesondere in der 27 zu sehen ist, ist der Metallgussstrang während des ordnungsgemäßen Betriebs komplett von der Dichtungsinnenfläche 340 umgeben und befindet sich in Kontakt mit dieser, wenn die Hydraulikstange 354 nach innen bewegt wird und das Dichtungselement 352 in die Dichtung 338 drückt. Dementsprechend wird durch diese Anordnung bewirkt, dass der Metallgussstrang in der Kammer 16 nicht in Kontakt zur äußeren Atmosphäre kommt, während er vor der Dichtung 338 der Baugruppe 302 auch weiterhin abgekühlt wird. Sobald ein bestimmter Teil des Metallgussstrangs die Dichtung 338 passiert hat, liegt dieser Teil gegenüber der äußeren Atmosphäre frei.
Während des Betriebs gewährleistet die erste oder oberste Dichtungsbaugruppe 302 eine Abdichtung, bis wenigstens der obere Inertgassensor 316 eine übermäßig starke Inertgasleckage erkannt hat. Sobald diese Inertgasleckage bzw. der Inertgasverlust erkennt ist, übermittelt der Sensor 316 über den Regler 318 an das Regelventil 314 ein Inertgasverlustsignal, und der Regler aktiviert in Reaktion auf dieses Signal die vier krafterzeugenden Mechanismen 312 der zweiten Dichtungsbaugruppe 304, sodass diese die Dichtung 338 gegen den Außenumfang des Metallgussstrangs 34 drückt, um eine angemessene Abdichtung herzustellen, welche die durch die Dichtung 338 der ersten Baugruppe 302 hergestellte Abdichtung entweder ersetzt oder ergänzt. An diesem Punkt wird der der ersten Baugruppe 302 nachgelagerte und der Baugruppe 304 vorgelagerte Sensor 316 deaktiviert, und der der Sensorbaugruppe 304 nachgelagerte und der dritten Baugruppe 306 vorgelagerte Sensor 316 wird aktiviert, um den Inertgasverlust nach der Dichtung 338 der zweiten Baugruppe zu erkennen. In der gleichen Art und Weise wie oben erläutert, wird bei einer von diesem zweiten Sensor 316 erkannten übermäßigen Gasleckage über den Regler 318 an das Regelventil 314 ein Signal zur Aktivierung des Mechanismus 312 der dritten Baugruppe 306 übertragen, sodass die Dichtung 338 gegen den Außenumfang des Metallgussstrangs 334 gedrückt wird, um die Abdichtung zwischen der Innenkammer 16 und der äußeren Atmosphäre herzustellen bzw. die einzige Abdichtung zu bilden. Die Aktivierung und radial nach innen gerichtete Bewegung der Stangen, der Stützelemente und der Dichtung 338 der Baugruppe 306 ist in der 28 an den Pfeilen 366 illustriert. Wie zu verstehen sein wird, können gleichzeitig ein oder mehrere krafterzeugende Mechanismen 312 aktiviert werden, sodass mehr als eine der Dichtungen 338 während des Gießvorgangs gegen den Außenumfang des Blocks gedrückt wird.
Die Dichtungsbaugruppen werden demzufolge typischerweise nacheinander aktiviert, sodass die oberste bzw. am weitesten vorgelagerte Dichtungsbaugruppe 302 aktiviert wird, um den Block abzudichten, gefolgt von der Aktivierung der am nächsten nachgelagerten Dichtungsbaugruppe 304, gefolgt von der Dichtungsbaugruppe 306 und danach gefolgt von der Dichtungsbaugruppe 308. Wie oben bereits angemerkt, können jedoch auch mehrere Dichtungsbaugruppen gleichzeitig oder während desselben Zeitraums aktiviert werden. Anzumerken ist auch Folgendes. Weil jede der Dichtungsbaugruppen in der exemplarischen Ausführungsform vier krafterzeugende Mechanismen 312 umfasst, sind der Regler 318 und das Regelventil 314 typischerweise so konfiguriert, dass sie die vier Mechanismen 312 einer bestimmten Dichtungsbaugruppe gemeinsam von der inaktivierten in die aktivierte Position und umgekehrt betätigen. Obwohl alle Sätze krafterzeugender Mechanismen einer bestimmten Dichtungsbaugruppe auch gemeinsam arbeiten können, ist das System 300 so konfiguriert, dass jeder Satz Mechanismen 312 einer bestimmten Dichtungsbaugruppe unabhängig von jedem anderen Satz funktioniert, sodass diese Sätze nacheinander oder anderweitig aktiviert oder deaktiviert werden können.
28 illustriert die Dichtungen 338 der ersten Dichtungsbaugruppe 302 und der zweiten Dichtungsbaugruppe 304, die durch kontinuierliche Nutzung, vorzugsweise entsprechend einer Nutzungsdauer von einem oder mehreren Tagen, verschlissen sind. 28 illustriert darüber hinaus, dass die ersten beiden Dichtungen 338 so weit verschlissen sind, dass sie aufgrund von Verschleiß mindestens die Hälfte ihrer Dicke verloren haben, wobei der Verschleiß entsteht, wenn die Außenfläche des Blocks während des Gießvorgangs gleitbar in die Innenflächen 340 der Dichtungen eintritt und nach und nach kleinere Teilchen und Stückchen der Dichtungen weggerissen werden. 28 illustriert auch, dass die oberen beiden krafterzeugenden Mechanismen 312 deaktiviert wurden, um die Stangen, Stützelemente und Dichtungen radial nach außen, von der Oberseite des Blocks und damit auch von ihren aktivierten, eingerückten Positionen weg in ihre deaktivierten, ausgerückten Positionen zu bewegen. In der 28 fungiert die dritte Dichtungsbaugruppe 306 identisch zur ersten Dichtungsbaugruppe 302, wobei die Hydraulikzylinder die Dichtung radial nach innen in die aktivierte, eingerückte Position und damit in Kontakt zum Metallgussstrang drücken. Dementsprechend wird mit dem Dichtungssystem 300 entsprechend der ersten bevorzugten Ausführungsform eine Vielzahl von Dichtungen vorgestellt, die axial aufeinander ausgerichtet sind, sodass für einen signifikanten Zeitraum eine kontinuierliche Abdichtung gegeben ist und der Stranggießprozess ohne Verzögerung für einen längeren Zeitraum fortgesetzt werden kann.
Diese Operation und dieser Prozess werden fortgesetzt, bis keine Dichtungen mehr zur Verfügung stehen. Vorzugsweise dauern die Stranggießprozesse über eine volle Arbeitswoche von fünf bis sieben Tagen an, ehe alle Dichtungen verschlissen sind. Das Gießen wird unterbrochen, wenn mindestens eine Dichtung noch funktioniert, sodass das Inertgas aus der Kammer 16 entfernt und die Kammer mit Luft verfüllt werden kann. Dann wird der Block komplett aus der Kammer 330 entfernt. Dadurch hat der Bediener die Möglichkeit, gleichzeitig alle Dichtungen zu wechseln und einen neuen Gießprozess einzurichten. Zwar ist die bevorzugte Ausführungsform mit vier Dichtungen illustriert, doch entspricht es dem Umfang und Wesen der vorliegenden Erfindung, eine beliebige Anzahl an Dichtungen vorzusehen und die Inertgassensoren an jeder beliebigen Position innerhalb der zweiten Kammer zu positionieren.
In den 29 und 30 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Dichtungssystems 370 illustriert. Das System 370 ist am Boden der Seitenwand 14 gesichert und verläuft von diesem nach unten. Das System 300 umfasst ein zweites Kammergehäuse oder eine Wand 388, die eine innere Kavität oder eine zweite Kammer 386 definiert, welche mit der Schmelzkammer 16 und der äußeren Atmosphäre kommuniziert. Die bereits in Zusammenhang mit früheren Ausführungsformen beschriebene Metallgusspassage verläuft durch die zweite Kammer 386 nach unten. Wie bereits angemerkt, definiert die äußere Peripherie des Blocks oder Metallgussstrangs 34 die äußere Peripherie der Passage. Die Kammerwand 388 umfasst eine obere Manschette, die ein oberes ringförmiges Element oder einen Ring 372 umfasst, welches bzw. welcher starr am Boden der Seitenwand 14 angebracht ist und von diesem Boden nach unten verläuft, sowie ein unteres ringförmiges Element oder einen Ring 376, welches bzw. welcher starr am oberen Ring 372 angebracht ist und von diesem aus nach unten verläuft und dessen Außendurchmesser kleiner als jener des Rings 372 ist. Im Ring 372 ist eine Vielzahl Gewindelöcher 374 ausgeformt, die sich radial außerhalb des unteren Rings 376 befinden und zirkumferenziell gleichmäßig rings um den Ring 372 verteilt sind, sodass der Ring 372 als ein internes Gewindeelement dient. In der exemplarischen Ausführungsform gibt es sechs Gewindelöcher 374. In der Kammer 386 ist eine Vielzahl ringförmiger Dichtungen 380 übereinander gestapelt, sodass sich alle aneinander angrenzenden Dichtungspaare in Kontakt zueinander befinden. Jede Dichtung 380 umfasst eine Innenfläche oder einen Umfang 282 und eine Außenfläche oder einen Umfang 384, der einen Außendurchmesser 378 definiert. Der Außendurchmesser des Rings 376 ist annähernd genauso groß oder etwas kleiner als der Außendurchmesser 378.
Während die Ringe 372 und 376 der oberen Manschette starr an der Seitenwand 14 gesichert und damit unbeweglich sind, dient der Rest des Kammergehäuses 388 als starres Stützelement, welches relativ zur Seitenwand 14 und zu den Ringen 372 und 376 beweglich ist. Konkret umfasst das restliche Kammergehäuse 388 ein unteres ringförmiges Element oder einen Ring 390 sowie eine ringförmige Seitenwand, die starr am Außenumfang des Sprengrings 390 gesichert ist und von diesem nach oben verläuft. Die ringförmige Seitenwand umfasst untere und obere ringförmige Elemente oder Ringe 392 und ein ringförmiges Element oder einen Flansch 394, das bzw. der starr zwischen den Ringen 392 gesichert ist und über deren Außenumfänge hinaus radial nach außen verläuft. Die Innenfläche oder der Umfang der Seitenwand 392, 394 ist durch die Innenflächen oder den Umfang der Ringe 392 und des Flanschs 394 definiert und entspricht in der exemplarischen Ausführungsform dem Durchmesser 378 des Außenumfangs der Dichtungen 380. Das heißt, der Außendurchmesser des Rings 376 ist nahezu identisch mit dem Innendurchmesser der Seitenwand, die durch die Elemente 392 und 394 gebildet wird, bzw. etwas kleiner als dieser. Darüber hinaus kommen die Außenflächen 384 der Dichtungen 380 in Kontakt mit dem Innenumfang der Seitenwand 392, 394. Die Innenumfänge der Ringe 376 und 390 verlaufen radial zur Innenseite des Innenumfangs der Seitenwand 392, 394. Sechs Löcher 396 sind im Flansch 394 ausgeformt, und zwar radial zur Außenseite des Außenumfangs der Ringe 390, 392 und 376, in ihnen befinden sich Buchsen 398, die ihrerseits Öffnungen 400 definieren, die vertikal auf die Gewindelöcher 374 ausgerichtet sind. Die externen Gewindeelemente in Form von Bolzen 402 sind mit Wellen versehen, die durch Löcher oder Öffnungen 400 verlaufen, sodass der externe Gewindeabschnitt des Bolzens in das entsprechende Gewindeloch 374 eingedreht werden kann. Jeder Bolzen 402 ist mit einem vergrößerten Kopf 404 versehen, der sich unterhalb des Flanschs 394 und in einem gewissen Abstand dazu nach unten verlaufend befindet.
Ein krafterzeugener Mechanismus 406, hier dargestellt in der Form einer Feder, ist zwischen einer Bodenfläche 408 des Flanschs 394 und der Oberseite des Kopfs 404 gesichert. Die Feder 406 übt auf die Bodenfläche 408 des Flanschs eine konstante vertikale Aufwärtskraft bzw. einen Druck aus (Pfeile 416) und drückt bzw. drängt den Flansch 394 und die Dichtungen 382 nach oben. Folglich drängen die Federn 406 das aus den Elementen 390, 392 und 394 gebildete Stützelement in der dem Prozessablauf entgegengesetzten Richtung relativ zu den stationären Elementen 372, 376 und zur Seitenwand 14 und damit auch parallel zur Metallgusspassage und zur Bewegungsrichtung des Blocks während des Gießens vertikal nach oben. Die mit den Pfeilen 416 illustrierte Aufwärtsbewegung des Sicherungselements wird auf die Dichtungen 380 zwischen der Oberseite des Rings 390 und der Unterseite des Rings 376 übertragen, sodass jede Dichtung 380 gegen den Innenumfang der Seitenwand 392, 394 eine radial nach außen gerichtete Kraft (Pfeile 417) und in Richtung der Metallgusspassage eine radial nach innen gerichtete Kraft (Pfeile 418) ausübt, die während des Gießprozesses auch gegen die äußere Peripherie des Metallgussstrangs wirkt. Die äußere Seitenwand 392 umfasst eine Oberseite 410, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Unterseite 412 des oberen Rings 372 in Kontakt kommt, wenn die Dichtungen so weit verschlissen sind, dass sie erneuert werden müssen, obwohl die Dichtungen 380 auch vorher erneuert werden können. Wie bereits in Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert, bestehen die Dichtungen 380 in der Regel aus einem mit Keramikfaser umflochtenen Material oder aus den in den in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform genannten Materialien.
Nachfolgend wird der Gießprozess unter Verwendung des Systems 370 beschrieben. Wie bereits in Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert, wird ein Anfahrstrang zunächst nach oben durch die zweite Kammer entlang der Metallgusspassage eingeführt, sodass sein senkrechtes Ende in die Stranggießform 20 eingeführt ist. Um das Einführen des Anfahrstrangs nach oben zu ermöglichen, müssen die Bolzen 402 herausgedreht oder durch Drehen in einer Richtung zurückgeschoben werden, um die Federn 406 vollständig oder so ausreichend zu dekomprimieren, dass die Dichtungen 380 die Aufwärtsbewegung des Anfahrstrangs 380 in seine Position nicht übermäßig behindern. An diesem Punkt kann der Innenumfang der Oberseiten 382 der Dichtungen 380 von der Außenfläche des Anfahrstrangs abrücken oder nach außen in einen bestimmten Abstand dazu gebracht werden. Sobald der Anfahrstrang eingeführt ist, können die Bolzen 402 durch Drehen in entgegengesetzter Richtung in Löcher 374 eingedreht werden, um die Federn 406 in dem gewünschten Maß zu komprimieren, sodass die Dichtungen 380 eine ausreichende Abdichtung zwischen Kammerwand und Anfahrstrang herstellen. Konkreter wird durch das Festdrehen der Bolzen 402 eine Kompression der Federn 406 veranlasst, sodass durch das Festziehen und die Federspannung der Federn 406 auf das Stützelement des Gehäuses 388 eine vertikale Aufwärtskraft ausgeübt wird, die die Dichtungen 380 komprimiert, wodurch sich deren Innenumfänge 382 radial nach innen bewegen, sodass sich der entsprechende Innenumfang und auch der entsprechende Innendurchmesser verringern, sodass die Innenumfänge gegen die äußere Peripherie des Blocks eine Abdichtung bilden. Anzumerken ist, dass die Bolzen festgezogen werden können, um das Stützelement auch ohne Verwendung von Federn 406 nach oben zu drücken, obwohl Federn 406 bei ausreichender Komprimierung in der Lage sind, über einen längeren Zeitraum eine kontinuierliche Aufwärtskraft oder einen Druck auf das Stützelement auszuüben, wenn die Dichtungen beginnen, zu verschleißen. Dadurch kann auf das nachfolgende zusätzliche Festziehen der Bolzen zur Sicherung der Abdichtung gegen die Blöcke verzichtet werden.
Sobald die Dichtung gebildet ist, wird die Schmelzkammer 16 evakuiert und mit Inertgas verfüllt, wie in Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert. Wie in 29 dargestellt, haben die Dichtungen 380 in den Anfangsphasen des Prozesses nach dem Festziehen der Bolzen zum Komprimieren der Federn 406 auf das gewünschte Niveau eine Gesamthöhe H1. Nach dem Verfüllen der Schmelzkammer 16 mit Inertgas beginnt der Gießprozess, wie in Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert, um mit dem Formen des Blocks zu beginnen, der abwärts bewegt wird, sodass seine äußere Peripherie an den Innenumfängen 382 der Dichtungen 380 entlanggleitet, um die Abdichtung aufrechtzuerhalten, welche das Inertgas innerhalb der Kammer 16 von der äußeren Atmosphäre trennt. Während dieser Abwärtsbewegung (Pfeil 364) werden die Innenflächen der Dichtungen 380 durch die Außenflächen des Metallgussstrangs allmählich verschlissen.
Bezug nehmend auf die 31 hat der Metallgussstrang 34 die Dichtungen 380 bis zu dem Punkt verschlissen, dass die Dichtungen eine Höhe H2 haben, die kleiner als die Höhe H1 ist. Darüber hinaus können die Federn 406 leicht komprimiert werden, sodass sie sich aufgrund der Tatsache, dass sich wegen des Verschleißes der Dichtungen 380 der Distanzflansch 394 und der Rest des Stützelements bewegt haben, weiter ausdehnen. Wie bereits festgestellt, kann der Kontakt zwischen der Oberseite 410 und der Unterseite 412 als Indikator dafür dienen, dass die Dichtungen erneuert werden müssen. Der Gießprozess würde folglich gestoppt werden, wie bereits diskutiert, sodass die Bolzen 402 herausgedreht und zusammen mit dem Stützelement von der Seitenwand 14 und den Manschetten 372, 376 entfernt werden können, um die verschlissenen Dichtungen auszubauen und durch neue Dichtungen zu ersetzen, um das System 370 für die nachfolgende Nutzung im Stranggießprozess einzurichten.
Die 32 und 33 illustrieren eine dritte bevorzugte Ausführungsform mit einer Vielzahl ringförmiger Kaulquappendichtungen 420, die von einer zylindrischen Wand 422 radial nach innen verlaufen. Auch die Dichtungen 420 bestehen aus einem mit Keramikfaser umflochtenen Material oder den anderen Materialien, die bereits in Zusammenhang mit der vorstehend beschriebenen Ausführungsform erläutert wurden. Die zylinderförmige Wand 422 umfasst vorzugsweise eine Außenfläche 424 und eine Innenfläche 426, die eine innere Kavität 428 definieren. Die Dichtungen 420 umfassen vorzugsweise einen vergrößerten Kopf 430 mit einem im allgemeinen ringförmigen Querschnitt sowie einen Arm 432 mit einem im allgemeinen flachen, horizontalen Querschnitt, der schmaler als der Kopf 430 ist. Der Arm 432 ist innerhalb einer Kavität 434 fixiert, der innerhalb der Innenfläche 426 definiert wird. Der Arm 432 kann ausbaubar oder fest in der Kavität 434 gesichert sein. Der Kopf 430 verläuft ausreichend weit innerhalb der inneren Kavität 428, um in Kontakt zum Metallgussstrang 34 kommen zu können, wenn dieser sich nach unten in die durch den Pfeil 364 angegebene Richtung bewegt.
Während des Betriebs gelangen die Köpfe 430 in einen Reibschlusseingriff mit dem Metallgussstrang 34 und der zylinderförmigen Außenfläche 430, sodass die Kopfe 430 in der durch den Pfeil 364 angegebenen Richtung nach unten gedrückt werden und veranlassen, dass der Arm 432 in die gleiche Richtung gebogen wird. Obwohl die Kaulquappendichtungen 420 während des Gießprozesses eine gewisse radial nach innen gerichtete Spannung auf die äußere Peripherie des Blocks ausüben, reicht diese Kraft in der Regel nicht dafür aus, dass eine einzelne Dichtung 420 die erforderliche Abdichtung gegen den Block bietet, um die Trennung zwischen der Inertgasatmosphäre und der äußeren Atmosphäre zu ermöglichen. Deshalb wird in der Regel eine Vielzahl von Dichtungen 420 genutzt, um den erforderlichen Abdichtungsgrad herzustellen. Wenn die Dichtungen nicht mehr wirksam sind, können einzelne Dichtungen 420 ersetzt werden. Es ist auch möglich, die gesamte Baugruppe auszubauen und für das Stranggießen zu erneuern.
Folglich stellen der Ofen 12 und die Dichtungen eine einfache Vorrichtung für das Stranggießen und den Schutz von Metallgusssträngen dar, die in heißem Zustand gegenüber der äußeren Atmosphäre reaktionsfreudig sind, sodass die Produktionsrate erheblich gesteigert und die Qualität des Endprodukts deutlich verbessert wird.
Dementsprechend lässt sich durch dieses Versiegelungsverfahren für das Stranggießen eine effektive, sichere, kostengünstige und effiziente Vorrichtung konstruieren, mit der alle genannten Ziele der Erfindung erreicht und die Schwierigkeiten eliminiert werden, die bei Vorrichtungen, Systemen und Verfahren nach dem Stand der Technik auftreten. Gleichzeitig werden Probleme gelöst und neue Ergebnisse auf diesem Fachgebiet erreicht.
In der vorstehenden Beschreibung wurden im Interesse von Knappheit, Klarheit und eines guten Verständnisses bestimmte Begriffe verwendet. Daraus sind keine unnötigen Einschränkungen abzuleiten, die über die nach dem Stand der Technik bestehenden Anforderungen hinausgehen, denn diese Begriffe dienen beschreibenden Zwecken und sollten breit ausgelegt werden.
Darüber hinaus stellen die Beschreibung und Illustration der Erfindung ein Beispiel dar, und die Erfindung ist nicht auf die exakt dargestellten oder beschriebenen Details beschränkt.
Damit wurden nun die Eigenschaften, Offenlegungen und Prinzipien der Erfindung, die Art und Weise der Konstruktion und Nutzung des Versiegelungsverfahrens für das Stranggießen, die Eigenschaften der Konstruktion und die erreichten vorteilhaften neuen und nützlichen Ergebnisse beschrieben. Die neuen und nützlichen Strukturen, Vorrichtungen, Elemente, Anordnungen, Teile und Kombinationen sind in den anhängenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

Ofen, der Folgendes umfasst: eine Innenkammer; eine Stranggießform in der Innenkammer; eine Kammerwand, die eine zweite Kammer definiert, welche mit der Innenkammer und der Atmosphäre außerhalb der Innenkammer kommuniziert; eine Metallgusspassage, die von der Innenkammer durch die zweite Kammer verläuft und so gestaltet ist, dass sie vom Metallgussstrang auf dem Weg zur äußeren Atmosphäre passiert werden kann; eine erste Dichtung, die die Metallgusspassage entlang der zweiten Kammer umgibt; ein erstes bewegliches Stützelement; einen ersten krafterzeugenden Mechanismus, der operativ mit dem Stützelement verbunden ist, um dieses gegen die Dichtung und die Dichtung gegen die Passage zu drücken, sodass der erste krafterzeugende Mechanismus und das Stützelement so gestaltet sind, dass die Dichtung gegen eine äußere Peripherie des Metallgussstrangs gedrückt wird, wenn dieser über die Passage die zweite Kammer passiert.
Ofen nach Anspruch 1, der darüber hinaus eine zweite Dichtung umfasst, die die Metallgusspassage entlang der zweiten Kammer umgibt; ein zweites Stützelement; und einen zweiten krafterzeugenden Mechanismus; der operativ mit dem zweiten Stützelement verbunden ist, um dieses gegen die zweite Dichtung und die zweite Dichtung gegen die Passage zu drücken, sodass der zweite krafterzeugende Mechanismus und das zweite Stützelement so gestaltet sind, dass die zweite Dichtung gegen die äußere Peripherie des Metallgussstrangs gedrückt wird.
Ofen nach Anspruch 1, der darüber hinaus erste und zweite ringförmige Elemente der Kammerwand umfasst, zwischen denen ein Raum definiert wird; wobei die erste Dichtung und das erste Stützelement sich in dem Bereich befinden und relativ zu den ringförmigen Elementen beweglich sind.
Ofen nach Anspruch 1, der darüber hinaus einen Inertgasverlustsensor umfasst, der so gestaltet ist, dass er den Verlust von Inertgas aus der Innenkammer erkennt.
Ofen nach Anspruch 4, der darüber hinaus einen Inertgas-Strömungsregler umfasst, der sich in Kommunikation mit dem Gasverlustsensor befindet und zwischen einem aktivierten und einem deaktivierten Modus umschaltet; wobei der Regler in Reaktion auf ein Signal vom Inertgassensor vom inaktivierten Modus in den aktivierten Modus umschaltet.
Ofen nach Anspruch 4, der darüber hinaus einen Regler für den krafterzeugenden Mechanismus umfasst, der mit dem ersten krafterzeugenden Mechanismus und dem Gasverlustsensor kommuniziert und zwischen einem deaktivierten und einem aktivierten Modus umschaltet, wobei der erste krafterzeugende Mechanismus vom Regler aktiviert wird; und wobei der Regler in Reaktion auf ein Signal vom Inertgassensor vom deaktivierten in den aktivierten Modus umschaltet.
Schmelzofen, der Folgendes umfasst: eine Innenkammer; ein unterhalb der Innenkammer befindliches Kammergehäuse, das eine zweite Kammer definiert, welche mit der Innenkammer und der Atmosphäre außerhalb der Innenkammer kommuniziert; eine Metallgusspassage, die von der Innenkammer durch die zweite Kammer verläuft und so gestaltet ist, dass sie von einem Metallgussstrang auf dem Weg zur äußeren Atmosphäre passiert werden kann; eine Dichtung, die sich in der zweiten Kammer befindet und die Passage umgibt, wobei die Dichtung so gestaltet ist, dass sie den Metallgussstrang umgibt; und einen Innenumfang der Dichtung, der in Reaktion auf die vertikale Kompression der zweiten Kammer abnimmt.
Ofen nach Anspruch 7, der darüber hinaus Folgendes umfasst: eine erste ringförmige Seitenwand, deren Innenumfang partiell die zweite Kammer definiert; ein ringförmiges Element, das starr an der ersten ringförmigen Seitenwand gesichert ist, vom Innenumfang aus radial nach innen verläuft und partiell die zweite Kammer definiert; und einen Ring, der sich in einem vertikalen Abstand zum ringförmigen Element befindet, partiell die zweite Kammer definiert und gleitbar im Innenumfang der ersten ringförmigen Seitenwand untergebracht ist.
Verfahren, das folgende Schritte umfasst: Formen eines Blocks in einer durch eine Seitenwand definierten Innenkammer; Leiten des Blocks von der Innenkammer in eine zweite Kammer; und Bewegen eines Stützelements relativ zur Seitenwand gegen eine erste Dichtung, um diese entlang der zweiten Kammer gegen den Block zu drücken.
Verfahren nach Anspruch 9, das darüber hinaus folgende Schritte umfasst: Erkennen eines Verlusts von Inertgas aus der Innenkammer mithilfe eines Sensors; wobei der Schritt der Bewegung in Reaktion auf das Erkennen des Verlusts des Inertgases erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, das darüber hinaus nach dem Schritt des Erkennens des Verlusts von Inertgas den Schritt des Zuführens von zusätzlichem Inertgas zur Innenkammer umfasst.