DE102020205545A1 - Method for manufacturing a material cartridge, container for use in a corresponding method, material cartridge and method for manufacturing a cast product using the material cartridge, and a corresponding cast product - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze. Ein Behälter mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Materialmischung wird bereitgestellt. Vor dem Einfüllen einer Materialmischung in den Behälter wird der Behälter mit einem Schutzgas gespült. Durch die Öffnung des Behälters wird eine Materialmischung, insbesondere eine Schmelze, eingefüllt. Das Einfüllen der Materialmischung in den Behälter erfolgt vorzugsweise unter Luftabschluss, insbesondere in einer Schutzgasatmosphäre. Die Öffnung des Behälters wird nach dem Einfüllen der Materialmischung gasdicht verschlossen.Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung einen Behälter zur Anwendung in einem derartigen Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone sowie die hergestellte Materialpatrone, umfassend den Behälter. Des Weiteren betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone sowie ein entsprechendes Gussprodukt.The present application relates to a method for producing a material cartridge for preserving a material mixture which is susceptible to corrosion from air, in particular a molten metal. A container having an opening for receiving the mixture of materials is provided. Before a material mixture is poured into the container, the container is purged with an inert gas. A material mixture, in particular a melt, is poured in through the opening of the container. The material mixture is preferably filled into the container in the absence of air, in particular in a protective gas atmosphere. The opening of the container is closed in a gas-tight manner after the material mixture has been filled. Furthermore, the present application relates to a container for use in such a method for producing a material cartridge and to the material cartridge produced, comprising the container. The application also relates to a method for producing a cast product using the material cartridge and a corresponding cast product.
Description
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze.The present application relates to a method for producing a material cartridge for preserving a material mixture which is susceptible to corrosion from air, in particular a molten metal.
Ferner betrifft die vorliegende Anmeldung einen Behälter zur Anwendung in einem derartigen Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone sowie die hergestellte Materialpatrone, umfassend den Behälter.The present application also relates to a container for use in such a method for producing a material cartridge and the produced material cartridge, comprising the container.
Des Weiteren betrifft die Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines Gussproduktes unter Verwendung der Materialpatrone sowie ein entsprechendes Gussprodukt.The application also relates to a method for producing a cast product using the material cartridge and a corresponding cast product.
In verschiedensten Anwendungsgebieten, insbesondere im Gießereiwesen, werden Materialmischungen verwendet, die mit Luft reagieren. Insbesondere bei hohen Anforderungen an Materialeigenschaften sind definierte Materialmischungen, beispielsweise Legierungen, unumgänglich. Reaktionen der definierten Materialmischungen mit Bestandteilen der Luft führt zu sich ändernden Zusammensetzungen der Materialmischungen, was zu Qualitätseinbußen zur Folge hat.Mixtures of materials that react with air are used in a wide variety of fields of application, particularly in foundries. Defined material mixtures, such as alloys, are essential, especially when there are high demands on material properties. Reactions of the defined material mixtures with constituents of the air lead to changes in the composition of the material mixtures, which results in a loss of quality.
Diese Problematik ist insbesondere im Gießereiwesen, im Besonderen bei der Verwendung von Legierungen, vorherrschend.This problem is particularly prevalent in foundries, especially when using alloys.
Die Prozesse werden hier typischerweise auf genau definierte Legierungen mit vorbestimmten Materialanteilen ausgelegt. Diese definierte Legierung wird dann in mehreren Prozessschritten, die mit Transportschritten verbunden sind, hergestellt. Dafür werden die festen Legierungsbestandteile vorgewärmt, der Hauptlegierungsbestandteil in einem Schmelzofen geschmolzen und in einem Legierungsofen eine genaue Einstellung der Legierung in einem flüssigen Zustand durch Beimischen der einzelnen Legierungsbestandteile, beispielsweise durch Diffusion oder aktive Vermischung, vorgenommen. Die flüssige Legierung wird anschließend in Transportbehälter umgefüllt und zu einer Abgusseinrichtung verbracht. Dort erfolgt typischerweise ein weiteres Umfüllen in einen Warmhalteofen, der die Legierungsschmelze auf einer gewünschten Gießtemperatur hält. Typischerweise wird die Legierungsschmelze nun chargenweise aus dem Warmhalteofen entnommen, zum Beispiel mittels eines Gießlöffels, zu einer Gießform transportiert, beispielsweise mit einem Roboterarm, und dort in die bereitgestellte Gießform, zum Beispiels eine metallische Dauerform mit eingelegten Sandkernen, eingefüllt.The processes here are typically designed for precisely defined alloys with predetermined material proportions. This defined alloy is then produced in several process steps that are connected with transport steps. For this purpose, the solid alloy components are preheated, the main alloy component is melted in a melting furnace and the alloy is precisely adjusted in a liquid state by adding the individual alloy components, for example by diffusion or active mixing. The liquid alloy is then transferred to transport containers and taken to a pouring device. A further transfer to a holding furnace, which keeps the alloy melt at a desired casting temperature, typically takes place there. Typically, the alloy melt is now removed in batches from the holding furnace, for example by means of a pouring spoon, transported to a casting mold, for example with a robot arm, and there it is poured into the provided casting mold, for example a metallic permanent mold with inserted sand cores.
Die Einstellung der Legierungszusammensetzung erfordert daher eine Vielzahl an Mess- und Prüfeinrichtungen und Gießereibetriebe müssen kostenintensive Anschaffungen an Anlagentechnik in Form von Öfen, Transportbehälter, Abgussanlagen und Logistikflächen in Kauf nehmen.Adjusting the alloy composition therefore requires a large number of measuring and testing equipment and foundries have to accept costly purchases of plant technology in the form of furnaces, transport containers, casting systems and logistics areas.
Während der Legierungsbereitstellung kommt eine signifikante Oberfläche der Legierung in Kontakt mit der Umgebungsluft. Die Legierung degradiert bei dem Kontakt mit der Umgebungsluft. Austauschprozesse wie Reaktionen von Legierungselementen mit den Bestandteilen der Luft, zum Beispiel Oxidation durch den Luftsauerstoff, Aufnahme von Wasserstoff aus dem in Luft gelösten Wasser oder auch direktes Verdampfen von Legierungselementen in die Umgebungsatmosphäre, führen zu einer sich verändernden Legierungszusammensetzung. Dies kann unter anderem Fehler im Gussprodukt zur Folge haben, wie zum Beispiel niedrigere Festigkeiten, Fehlstellen, Gasblasen, Lunker oder frühzeitige Erstarrung.During the alloy preparation, a significant surface area of the alloy comes into contact with the ambient air. The alloy degrades on contact with the ambient air. Exchange processes such as reactions of alloying elements with the constituents of the air, for example oxidation by the oxygen in the air, absorption of hydrogen from the water dissolved in air or even direct evaporation of alloying elements into the ambient atmosphere, lead to a changing alloy composition. Among other things, this can result in defects in the cast product, such as lower strengths, imperfections, gas bubbles, voids or premature solidification.
Ein weiterer Nachteil des Standes der Technik liegt darin, dass eine Lager- und Transportfähigkeit durch die Degradations- bzw. Korrosionsgefahr eingeschränkt ist. Im erhitzten bzw. flüssigen Zustand von Materialmischungen, insbesondere von Legierungen findet die Degradation innerhalb von kurzer Zeit, d.h. Minuten bis Stunden statt. Aber auch in festem, erstarrten Zustand der Materialmischung findet weiterhin eine Degradation statt, die zwar reduziert ist, jedoch signifikante Materialeinbußen, wie oben beschrieben, zur Folge haben kann.Another disadvantage of the prior art is that storage and transportability is restricted by the risk of degradation or corrosion. In the heated or liquid state of material mixtures, especially alloys, the degradation takes place within a short time, i.e. minutes to hours. However, even in the solid, solidified state of the material mixture, degradation continues to take place, which, although reduced, can result in significant material losses, as described above.
Bei der Transportfähigkeit von heißen, flüssigen Materialmischungen, insbesondere Legierungen, beispielsweise Metallschmelzen, kommen zudem Gefahren durch die hohe Wärmekapazität hinzu, die den Transport aufwendig machen, hohe Sicherheitsvorkehrungen erfordern und kosteneffektive und schnelle Prozessabläufe erschweren.In the case of the transportability of hot, liquid material mixtures, in particular alloys, for example molten metal, there are also dangers due to the high heat capacity, which make transport expensive, require high safety precautions and make cost-effective and fast processes more difficult.
Bekannte Transportbehälter haben ferner den Nachteil, dass eine Reinigung nach dem Gebrauch aufwändig ist. Enthaltene Schlackereste in dem Behälter können zu einer Verunreinigung der Materialmischung bei einem erneuten Gebrauch des Transportbehälters führen und damit ebenso Fehler im Endprodukt, beispielsweise im Gussprodukt, hervorrufen.Known transport containers also have the disadvantage that cleaning after use is time-consuming. Slag residues contained in the container can lead to contamination of the material mixture when the transport container is used again and thus also cause defects in the end product, for example in the cast product.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem Verlust von Energie aufgrund von Wärmeabgabe an die Umgebung durch Wärmestrahlung und Konvektion, die durch stetes Warmhalten bzw. Wiederaufheizen oder Überhitzen der Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze, während des Transports und der Bereitstellung der Materialmischung ausgeglichen werden müssen.Another disadvantage arises from the loss of energy due to heat dissipation to the environment through thermal radiation and convection, which must be compensated for by constantly keeping warm or reheating or overheating the material mixture, in particular a molten metal, during transport and the provision of the material mixture.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der bekannten Anlagentechnik in Gießereibetrieben, da Mindestmengen an Füllgut benötigen, um sicher zu funktionieren, sodass minimale Chargengrößen vorgegeben sind. Zum Entgegenwirken der zeitabhängigen Degradation der Materialmischung, insbesondere der Metallschmelze, muss ein im Vergleich zu einer Austauschoberfläche deutlich größeres Legierungsvolumen verarbeitet werden, da sich so die Degradation im Verhältnis zur Gesamtmenge verlangsamt. Auch ist eine genaue Einstellung einer Legierung bei kleinen Mengen schwieriger, da man Überdosierungen nicht mehr durch Zugabe von Ausgleichsmaterial ausgleichen kann, und erfordert aufwendigere Anlagentechnik.Another disadvantage arises from the known system technology in foundries, since minimum quantities of filling material are required in order to function reliably, so that minimal batch sizes are specified. To counteract the time-dependent degradation of the material mixture, in particular the molten metal, a significantly larger alloy volume must be processed compared to an exchange surface, since the degradation is slowed down in relation to the total amount. Precise adjustment of an alloy is also more difficult for small quantities, since overdosing can no longer be compensated for by adding compensating material, and this requires more complex system technology.
Die vorliegende Anmeldung hat deshalb die Aufgabe, die oben beschriebenen Problematiken zumindest teilweise zu lösen und eine Materialpatrone sowie ein entsprechendes Verfahren zum Herstellen der Materialpatrone für korrosionsanfällige Materialmischungen, insbesondere Metallschmelzen, vorzuschlagen. Ferner kann es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung sein, einen Behälter zur Verwendung in dem entsprechenden Herstellungsverfahren vorzuschlagen sowie ein Verfahren zum Herstellen eines verbesserten Gussproduktes.The present application therefore has the task of at least partially solving the problems described above and proposing a material cartridge and a corresponding method for producing the material cartridge for material mixtures susceptible to corrosion, in particular molten metal. Furthermore, it can be the object of the present application to propose a container for use in the corresponding manufacturing method and a method for manufacturing an improved cast product.
Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine entsprechende Materialpatrone, einen Behälter sowie ein Verfahren gemäß den nebengeordneten Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.These objects are achieved by a method according to
Das Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone zum Konservieren einer gegenüber Luft korrosionsanfälligen Materialmischung, insbesondere einer Metallschmelze, kann dabei die folgenden Schritte umfassen.The method for producing a material cartridge for preserving a material mixture that is susceptible to corrosion by air, in particular a molten metal, can include the following steps.
Zunächst wird ein Behälter mit einer Öffnung zum Aufnehmen der Materialmischung bereitgestellt.First, a container is provided with an opening for receiving the material mixture.
Vor dem Einfüllen einer Materialmischung in den Behälter wird der Behälter mit einem Schutzgas gespült.Before a material mixture is poured into the container, the container is purged with a protective gas.
Durch die Öffnung des Behälters wird eine Materialmischung, insbesondere eine Schmelze, eingefüllt. Das Einfüllen der Materialmischung in den Behälter erfolgt vorzugsweise unter Luftabschluss, insbesondere in einer Schutzgasatmosphäre.A material mixture, in particular a melt, is poured in through the opening of the container. The material mixture is preferably filled into the container in the absence of air, in particular in a protective gas atmosphere.
Die Öffnung des Behälters wird nach dem Einfüllen der Materialmischung gasdicht verschlossen.The opening of the container is closed in a gas-tight manner after the material mixture has been filled.
Unter einer Materialmischung ist vorliegend sowohl eine Mischung verschiedener Bestandteile zu verstehen als auch ein Material in seiner Reinform. Insbesondere handelt es sich bei der Materialmischung um eine definierte Mischung verschiedener Bestandteile. Beispielsweise handelt es sich bei der Materialmischung um eine Legierung. Die Legierung umfasst vorzugsweise metallische und/oder nichtmetallische Stoffe. Die Legierung kann einen Hauptbestandteil aufweisen. Der minimale Gewichtsanteil des Hauptbestandteils ist typischerweise materialabhängig.Der Hauptbestandteil kann, insbesondere bei Nickelbasislegierungen, zumindest 40 Gewichtsprozent, bevorzugt zumindest 45 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zumindest 50 Gewichtsprozent der Materialmischung umfassen. Der Hauptbestandteil kann, insbesondere bei Bronzebasislegierungen, zumindest 45 Gewichtsprozent, bevorzugt zumindest 50 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zumindest 60 Gewichtsprozent der Materialmischung umfassen. Der Hauptbestandteil kann, insbesondere Mischungen auf Eisen- oder Aluminiumbasis, zumindest 60 Gewichtsprozent, bevorzugt zumindest 70 Gewichtsprozent, besonders bevorzugt zumindest 80 Gewichtsprozent der Materialmischung umfassen. Die Bestandteile der Materialmischungen sind typischerweise metallischer Art. Zusätzlich oder alternativ kann die Materialmischung Übergangsmetalle umfassen. Die Materialmischung kann beispielsweise Aluminium, Zinn, Stahl, Mangan, Lithium, Scandium, Magnesium, Cobald und/oder Vandium umfassen, wobei es sich um eine nicht abschließende Aufzählung handelt. Materialmischungen auf Aluminiumbasis weisen, neben dem Hauptbestandteil Aluminium, typischerweise zumindest Silizium als nichtmetallischen Bestandteil auf. Diese Materialmischungen sind typischerweise anfällig für Verunreinigungen durch Stickstoff oder Oxide. Materialmischungen auf Eisenbasis weisen, neben dem Hauptbestandteil Aluminium, typischerweise zumindest Kohlenstoff als nichtmetallischen Bestandteil auf. Diese Materialmischungen sind typischerweise anfällig für Verunreinigungen durch Oxide und/oder Nitrat und/oder Nitrite. Materialmischungen umfassend Sand/Bindergemische weisen typischerweise Quarzsand und/oder organische Binderbestandteile, beispielsweise Harze auf Kohlenwasserstoffbasis, auf.In the present case, a material mixture is to be understood as meaning both a mixture of different constituents and a material in its pure form. In particular, the material mixture is a defined mixture of different components. For example, the material mixture is an alloy. The alloy preferably comprises metallic and / or non-metallic substances. The alloy may have a main component. The minimum weight fraction of the main constituent is typically material-dependent. The main constituent can, in particular in the case of nickel-based alloys, comprise at least 40 percent by weight, preferably at least 45 percent by weight, particularly preferably at least 50 percent by weight of the material mixture. The main constituent, in particular in the case of bronze-based alloys, can comprise at least 45 percent by weight, preferably at least 50 percent by weight, particularly preferably at least 60 percent by weight of the material mixture. The main constituent, in particular mixtures based on iron or aluminum, can comprise at least 60 percent by weight, preferably at least 70 percent by weight, particularly preferably at least 80 percent by weight of the material mixture. The constituents of the material mixtures are typically metallic. Additionally or alternatively, the material mixture can comprise transition metals. The material mixture can include, for example, aluminum, tin, steel, manganese, lithium, scandium, magnesium, cobalt and / or vanadium, this being a non-exhaustive list. In addition to the main component aluminum, material mixtures based on aluminum typically have at least silicon as a non-metallic component. These mixtures of materials are typically susceptible to nitrogen or oxide contamination. In addition to the main component aluminum, material mixtures based on iron typically have at least carbon as a non-metallic component. These material mixtures are typically susceptible to contamination by oxides and / or nitrates and / or nitrites. Mixtures of materials comprising sand / binder mixtures typically have quartz sand and / or organic binder constituents, for example hydrocarbon-based resins.
Die Materialmischung als Ganzes oder Bestandteile der Materialmischung reagieren typischerweise bei einem Kontakt mit Umgebungsluft mit Bestandteilen der Luft, d.h. sie korrodieren und/oder ändern typischerweise ihre Zusammensetzung. Bei einer Materialmischung in Form einer Legierung degradiert diese typischerweise bei einem Kontakt mit Umgebungsluft.The material mixture as a whole or components of the material mixture typically react with components of the air on contact with ambient air, i.e. they typically corrode and / or change their composition. In the case of a material mixture in the form of an alloy, this typically degrades on contact with ambient air.
Die Materialmischung kann sowohl in fester als auch in flüssiger Form vorliegen. Die Materialmischung wird typischerweise in flüssiger Form in den Behälter eingebracht. Die Materialmischung kann in dem Behälter abgekühlt werden, sodass sie darin erstarrt in fester Form vorliegt. Die Materialmischung kann in flüssiger Form, insbesondere in Form einer Schmelze, bevorzugt in Form einer Metallschmelze vorliegen. Die Temperaturen der Schmelze können dabei durch die Materialeigenschaften der Materialmischungsbestandteile, insbesondere deren Schmelztemperaturen, definiert werden. Die Materialmischung kann beispielsweise ein Feststoffpulver, beispielsweise umfassend Calcium, umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest -196°C, vorzugsweise zumindest -78°C, besonders bevorzugt 20°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1000°C, bevorzugt höchstens 100°C, besonders bevorzugt höchstens 40°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can be in both solid and liquid form. The mixture of materials is typically introduced into the container in liquid form. The material mixture can be cooled in the container so that it solidified therein. The material mixture can be in liquid form, in particular in the form of a melt, preferably in the form of a metal melt. The temperatures of the melt can be defined by the material properties of the material mixture components, in particular their melting temperatures. The material mixture can for example comprise a solid powder, for example comprising calcium. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least -196 ° C., preferably at least -78 ° C., particularly preferably 20 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can for example have a temperature of at most 1000 ° C., preferably at most 100 ° C., particularly preferably at most 40 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise ein Formstoff/Bindermischung, beispielsweise umfassend einen Quarzsand mit organischem Binder, umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest -196°C, vorzugsweise zumindest -78°C, besonders bevorzugt 20°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 100°C, bevorzugt höchstens 60°C, besonders bevorzugt höchstens 25°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can, for example, comprise a molding material / binder mixture, for example comprising a quartz sand with an organic binder. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least -196 ° C., preferably at least -78 ° C., particularly preferably 20 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 100 ° C., preferably at most 60 ° C., particularly preferably at most 25 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Zinnlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 250°C, vorzugsweise zumindest 280°C, besonders bevorzugt 300°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 750°C, bevorzugt höchstens 700°C, besonders bevorzugt höchstens 680°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can comprise a tin alloy, for example. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least 250 ° C., preferably at least 280 ° C., particularly preferably 300 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 750 ° C., preferably at most 700 ° C., particularly preferably at most 680 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Magnesiumlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 600°C, vorzugsweise zumindest 620°C, besonders bevorzugt 650°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 750°C, bevorzugt höchstens 700°C, besonders bevorzugt höchstens 680°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can for example comprise a magnesium alloy. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least 600 ° C., preferably at least 620 ° C., particularly preferably 650 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 750 ° C., preferably at most 700 ° C., particularly preferably at most 680 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Aluminiumlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 665°C, vorzugsweise zumindest 680°C, besonders bevorzugt 700°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1000°C, bevorzugt höchstens 800°C, besonders bevorzugt höchstens 750°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can comprise an aluminum alloy, for example. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least 665 ° C., preferably at least 680 ° C., particularly preferably 700 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can for example have a temperature of at most 1000 ° C., preferably at most 800 ° C., particularly preferably at most 750 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Kupferlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 800°C, vorzugsweise zumindest 1000°C, besonders bevorzugt 1100°C aufweisen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1400°C, bevorzugt höchstens 1300°C, besonders bevorzugt höchstens 1150°C aufweisen.The material mixture can comprise a copper alloy, for example. This material mixture can have a temperature of at least 800 ° C., preferably at least 1000 ° C., particularly preferably 1100 ° C., when it is introduced into the container. When it is introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 1400 ° C, preferably at most 1300 ° C, particularly preferably at most 1150 ° C.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Eisenlegierung umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 1150°C, vorzugsweise zumindest 1200°C, besonders bevorzugt 1250°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1400°C, bevorzugt höchstens 1350°C, besonders bevorzugt höchstens 1300°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can for example comprise an iron alloy. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at least 1150 ° C., preferably at least 1200 ° C., particularly preferably 1250 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 1400 ° C., preferably at most 1350 ° C., particularly preferably at most 1300 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise eine Eisenlegierung, insbesondere Stahl umfassend, umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 1500°C, vorzugsweise zumindest 1550°C, besonders bevorzugt 1590°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 1700°C, bevorzugt höchstens 1650°C, besonders bevorzugt höchstens 1600°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can for example comprise an iron alloy, in particular comprising steel. When introduced into the container, this material mixture can for example have a temperature of at least 1500 ° C., preferably at least 1550 ° C., particularly preferably 1590 ° C., or can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 1700 ° C., preferably at most 1650 ° C., particularly preferably at most 1600 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Die Materialmischung kann beispielsweise hochschmelzende Stoffe wie Wolfram umfassen. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von zumindest 2000°C, vorzugsweise zumindest 2500°C, besonders bevorzugt 3480°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden. Diese Materialmischung kann beim Einbringen in den Behälter beispielsweise eine Temperatur von höchstens 3600°C, bevorzugt höchstens 3550°C, besonders bevorzugt höchstens 3500°C aufweisen oder auf diese Temperatur in dem Behälter erhitzt und/oder abgekühlt werden.The material mixture can include, for example, high-melting substances such as tungsten. When introduced into the container, this material mixture can for example have a temperature of at least 2000 ° C., preferably at least 2500 ° C., particularly preferably 3480 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container. When introduced into the container, this material mixture can, for example, have a temperature of at most 3600 ° C., preferably at most 3550 ° C., particularly preferably at most 3500 ° C., or it can be heated and / or cooled to this temperature in the container.
Das Einfüllen der Materialmischung kann in einem Abfüll-Raum vorgenommen werden. Dabei kann der Abfüll-Raum eine Schutzgasatmosphäre aufweisen. Der Abfüll-Raum kann insbesondere gegenüber der Umgebung luftdicht oder im Wesentlichen luftdicht abgeschlossen sein, eine in dem Abfüll-Raum angeordnete Materialmischung nicht oder im Wesentlichen nicht mit Luft in Kontakt kommt. Derart kann beispielsweise ein Einfüllen unter Luftabschluss ermöglicht werden. Dies hat den Vorteil, dass eine Reaktion der Materialmischung mit der Luft vermindert, vorzugsweise verhindert werden kann.The material mixture can be filled in in a filling room. The filling space can have a protective gas atmosphere. The filling space can in particular be hermetically or essentially airtightly sealed off from the surroundings, a material mixture arranged in the filling space not or essentially not coming into contact with air. In this way, for example, filling under the exclusion of air can be made possible. This has the advantage that a reaction of the material mixture with the air can be reduced, preferably prevented.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann beim Einfüllen der Materialmischung das zuvor eingebrachte Schutzgas verdrängt werden. Dabei kann das zuvor eingebrachte Schutzgas vollständig verdrängt werden, insbesondere zumindest zu 95% verdrängt werden, bevorzugt zumindest zu 99% verdrängt werden, besonders bevorzugt zu 99,9% verdrängt werden. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Behälterinnenraum nach einem gasdichten Verschließen im Wesentlichen ausschließlich mit Materialmischung gefüllt ist, wobei zumindest 95% des Behälterinnenraums, bevorzugt zumindest 99%, besonders bevorzugt zumindest 99,9% des Behälterinnenraums mit Materialmischung gefüllt ist.In one embodiment of the method, the previously introduced protective gas can be displaced when the material mixture is poured in. The previously introduced protective gas can be completely displaced, in particular at least 95% displaced, preferably at least 99% displaced, particularly preferably 99.9% displaced. In particular, it can be provided that the container interior is essentially exclusively filled with material mixture after a gas-tight closure, with at least 95% of the container interior, preferably at least 99%, particularly preferably at least 99.9% of the container interior being filled with material mixture.
Zum Abfüllen der Materialmischung in einem Abfüll-Raum kann eine Abfülleinrichtung mit zumindest einem Materialtank in dem Abfüllraum angeordnet sein. Die Abfülleinrichtung kann in dem Materialtank eine bereits definierte Materialmischung enthalten. Die definierte Materialmischung kann dann von der Abfülleinrichtung in den Behälter gefüllt werden. Es ist auch möglich, dass die Abfülleinrichtung verschiedene Materialtanks aufweist und ein Definieren der Materialmischung durch Einfüllen von definierten Mengen des jeweiligen Materials aus dem entsprechenden Materialtank in den Behälter erfolgt. So können die Materialien der Materialmischung erst in dem Behälter gemischt werden.For filling the material mixture in a filling space, a filling device with at least one material tank can be arranged in the filling space. The filling device can contain an already defined material mixture in the material tank. The defined material mixture can then be filled into the container by the filling device. It is also possible for the filling device to have different material tanks and for the material mixture to be defined by filling the container with defined amounts of the respective material from the corresponding material tank. In this way, the materials of the material mixture can only be mixed in the container.
Die Abfülleinrichtung kann auch in einem Abfüll-Raum angeordnet sein, der Luft umfasst. Der oder die Materialtanks können luftdicht abschließbar sein. Der Behälterinnenraum kann über Leitungen der Abfüllvorrichtung mit dem oder den Materialtanks verbunden sein. Es kann vorgesehen sein, dass die Materialtanks mit den Leitungen und dem Behälter einen gegenüber der Umgebung luftdicht abgeschlossenen Raum bilden. In dem im Wesentlichen luftdicht abgeschlossenen Raum kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden.The filling device can also be arranged in a filling space which comprises air. The material tank or tanks can be hermetically sealed. The interior of the container can be connected to the material tank or tanks via lines of the filling device. It can be provided that the material tanks with the lines and the container form a space that is hermetically sealed from the environment. A protective gas atmosphere can be set in the essentially airtight space.
Es kann vorgesehen sein, dass eine luftdicht- bzw. gasdicht abschließbare Glocke die Abfüllvorrichtung und/oder den Behälter einschließt. In der Glocke kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden.It can be provided that an airtight or gas-tight lockable bell encloses the filling device and / or the container. A protective gas atmosphere can be set in the bell.
Unter einer Schutzgasatmosphäre kann vorliegend zu verstehen sein, dass ein Schutzgas in einer Umgebung vorherrschend ist und im Wesentlichen die Umgebungsluft verdrängt hat. Eine Schutzgasatmosphäre kann als gegenüber der Materialmischung im Wesentlichen nicht reaktive/inerte gasförmige Umgebung verstanden werden, wobei reaktive Bestandteile nur noch in nicht signifikantem Anteil, insbesondere weniger als 0,1 Volumenprozent, besonders bevorzugt weniger als 0,005 Volumenprozent, ganz besonders bevorzugt 0,001 Volumenprozent, vorhanden sind. Eine Schutzgasatmosphäre kann auch ein Vakuum darstellen.In the present case, a protective gas atmosphere can be understood to mean that a protective gas is predominant in an environment and has essentially displaced the ambient air. A protective gas atmosphere can be understood as an essentially non-reactive / inert gaseous environment with respect to the material mixture, with reactive components only being present in an insignificant proportion, in particular less than 0.1 percent by volume, particularly preferably less than 0.005 percent by volume, very particularly preferably 0.001 percent by volume are. A protective gas atmosphere can also represent a vacuum.
Das Schutzgas kann Argon, Helium, Xenon, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Mischungen aus Stickstoff und Wasserstoff umfassen. Das Schutzgas kann auch aus Argon, Helium, Xenon, Stickstoff, Wasserstoff und/oder Mischungen aus Stickstoff und Wasserstoff bestehen.The protective gas can comprise argon, helium, xenon, nitrogen, hydrogen and / or mixtures of nitrogen and hydrogen. The protective gas can also consist of argon, helium, xenon, nitrogen, hydrogen and / or mixtures of nitrogen and hydrogen.
Der Behälter kann mit dem Schutzgas gespült werden. Dazu kann Schutzgas in den Behälter eingebracht, beispielsweise eingedüst werden. Die im Behälter vorhandene Luft kann dabei aus dem Behälter verdrängt werden. Der Behälter kann daraufhin im Wesentlichen gasdicht bzw. luftdicht verschlossen werden. Die Öffnung des Behälters kann beispielsweise durch einen gasdichten Stopfen und/oder Deckel verschlossen werden. So kann gewährleistet werden, dass keine bzw. im Wesentlichen keine Luft in den Behälter eindringt. Der Deckel und/oder Stopfen kann geöffnet werden, um die Materialmischung in den Behälter einzufüllen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Behälter zwischen dem Spülen mit Schutzgas und Einfüllen der Materialmischung nicht verschlossen wird. Das Einfüllen der Materialmischung und das Einfüllen des Schutzgases können durch dieselbe Öffnung des Behälters erfolgen. Es können jedoch auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein, durch die das Einfüllen des Schutzgases bzw. der Materialschmelze erfolgt.The container can be purged with the protective gas. For this purpose, protective gas can be introduced into the container, for example injected. The air present in the container can be displaced from the container. The container can then be closed in a substantially gas-tight or airtight manner. The opening of the container can be closed, for example, by a gas-tight stopper and / or cover. It can thus be ensured that no or essentially no air penetrates into the container. The lid and / or stopper can be opened to pour the material mixture into the container. It can also be provided that the container is not closed between the flushing with protective gas and the filling of the material mixture. The filling of the material mixture and the filling of the protective gas can take place through the same opening of the container. However, several openings can also be provided through which the protective gas or the material melt is filled.
In dem Behälter kann nach dem Einfüllen der Materialmischung und nach dem Verschließen der Öffnung des Behälters ein Überdruck vorherrschen. Der Überdruck kann dabei zumindest 1 bar, vorzugsweise zumindest 2 bar, besonders bevorzugt zumindest 3 bar sein. Der Überdruck kann dabei höchstens 10 bar, vorzugsweise höchstens 8 bar, besonders bevorzugt höchstens 6 bar sein. Ein Überdruck in dem Behälter kann den Vorteil haben, dass ein Entleeren des Behälters gegenüber der Umgebung allein durch einen Druckausgleich möglich ist.An overpressure can prevail in the container after the material mixture has been filled in and after the opening of the container has been closed. The overpressure can be at least 1 bar, preferably at least 2 bar, particularly preferably at least 3 bar. The overpressure can be at most 10 bar, preferably at most 8 bar, particularly preferably at most 6 bar. An overpressure in the container can have the advantage that the container can be emptied with respect to the environment solely by pressure equalization.
Es kann vorgesehen sein, dass bei dem gasdichten Verschließen ein Umgebungsdruck in dem Behälter vorherrscht. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann nach dem Verschließen abgekühlt werden. Dies kann zu einem Unterdruck in dem Behälter führen.It can be provided that an ambient pressure prevails in the container during the gas-tight closure. The container and / or the interior of the container can be cooled after the closure. This can lead to a negative pressure in the container.
Das Einfüllen der Materialmischung kann mittels metallostatischem Druckunterschied erfolgen. Das Einfüllen mittels metallostatischem Druckunterschied kann entgegen der Schwerkraft erfolgen. Ein Einfüllen kann im Entnahmebereich eines Legierungsofens erfolgen.The material mixture can be filled in by means of a metallostatic pressure difference. The filling by means of a metallostatic pressure difference can take place against the force of gravity. Filling can take place in the removal area of an alloy furnace.
Selbstverständlich kann ein Einfüllen der Materialmischung in den Behälter passiv durch Schwerkraft erfolgen.Of course, the material mixture can be poured into the container passively by gravity.
Alternativ kann ein im Behälter vorherrschender Druck gesenkt werden. Derart kann ein Druckunterschied generiert werden, durch den die Materialmischung in den Behälter eingebracht, insbesondere eingedüst, wird. Der Druck in dem Behälter kann dafür gegenüber einem Druck in einem Tank, in dem die einzufüllende Materialmischung vor dem Einfüllen in den Behälter angeordnet ist, abgesenkt werden. Dabei kann beispielsweise der Druck des im Behälter enthaltenden Schutzgases gesenkt werden. Auch ist denkbar, einen Druck der bereits eingefüllten, flüssig vorliegenden Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, abzusenken. Im Behälter kann ferner ein Vakuum erzeugt werden.Alternatively, a pressure prevailing in the container can be reduced. In this way, a pressure difference can be generated, by means of which the material mixture is introduced into the container, in particular is injected. For this purpose, the pressure in the container can be reduced compared to a pressure in a tank in which the material mixture to be filled is arranged before it is filled into the container. In this case, for example, the pressure of the protective gas contained in the container can be reduced. It is also conceivable to lower a pressure of the already filled, liquid material mixture, preferably the molten metal. A vacuum can also be generated in the container.
Im Legierungsofen kann ein Druck erhöht werden, sodass ein Druckgefälle gegenüber dem Druck im Behälterinnenraum besteht. So kann Materialgemisch aus dem Legierungsofen in den Behälter eingefüllt werden.A pressure can be increased in the alloy furnace so that there is a pressure gradient in relation to the pressure in the interior of the container. In this way, a material mixture from the alloy furnace can be poured into the container.
Ein Unterdruck kann bei der Einfüllung erzeugt werden und bis zum gasdichten Verschließen aufrecht erhalten werden. Ferner ist es möglich beispielsweise durch ein Ventil einen Unterdruck nach dem gasdichten Verschließen zu erzeugen. So kann erreicht werden, dass in dem verschlossenen Behälter ein Unterdruck herrscht. Dies kann eine Degradation der Materialmischung weiter vermindern.A negative pressure can be generated during filling and can be maintained until it is gas-tight. It is also possible, for example by means of a valve, to generate a negative pressure after the gas-tight sealing. It can thus be achieved that there is a negative pressure in the closed container. This can further reduce degradation of the material mixture.
Nach dem Einfüllen der Materialmischung kann Schutzgas in den Behälter eingebracht werden, um im Behälter enthaltene Luft zu verdrängen, beispielsweise in Form eines Schutzgasstoßes. Das Schutzgas kann vorzugsweise mit einem Überdruck gegenüber dem im Behälter vorherrschenden Druck von mindestens 1 bar, besonders bevorzugt von mindestens 2 bar, ganz besonders bevorzugt von mindestens 4 bar eingebracht werden. Das Schutzgas kann mit einem Überdruck von höchstens 20 bar, besonders vorzugsweise höchstens 10 bar, ganz besonders bevorzugt höchstens 6 bar Überdruck eingebracht wird. Ein Einbringen von Schutzgas in den Behälter mit erhöhtem Druck kann ein Abdampfen von Bestandteilen der Materialmischung, insbesondere ein Abdampfen von Legierungselementen, durch den Gegendruck des Schutzgases vermindern oder im Wesentlichen verhindern.After the material mixture has been filled in, protective gas can be introduced into the container in order to displace air contained in the container, for example in the form of a protective gas surge. The protective gas can preferably be introduced with an excess pressure compared to the pressure prevailing in the container of at least 1 bar, particularly preferably of at least 2 bar, very particularly preferably of at least 4 bar. The protective gas can be introduced with an overpressure of at most 20 bar, particularly preferably at most 10 bar, very particularly preferably at most 6 bar overpressure. Introducing protective gas into the container at increased pressure can reduce or essentially prevent evaporation of constituents of the material mixture, in particular evaporation of alloy elements, due to the counter pressure of the protective gas.
Der Behälter kann nach dem Einfüllen der Materialmischung, insbesondere der Metallschmelze, gasdicht verschlossen werden. Die Öffnung des Behälters kann mittels Formschluss und/oder Reibschluss und/oder Stoffschluss verschlossen werden. Die Öffnung kann beispielsweise durch Aufsetzen eines Deckels verschlossen werden. Der Deckel und/oder der Behälter können/kann Dichtungselemente aufweisen. Die Dichtungselemente sind vorzugsweise hitzebeständig, besonders bevorzugt bis zu Temperaturen, die die eingebrachte Materialschmelze aufweisen kann. Der Deckel kann lösbar an dem Behälter befestigt sein, beispielsweise mittels Klemmen und/oder Schellen und/oder Pressen und/oder mittels Sicherungsstiften. Der Deckel kann lösbar und reibschlüssig, beispielsweise mittels schrauben und/oder durch Einpressen eines Stopfens, an dem Behälter befestigt werden.. Der Deckel kann die Öffnung mittels Formschluss, beispielsweise analog einem Kronkorken, verschließen. Die Materialien können dabei derart hitzebeständig gewählt werden, dass sie den oben erwähnten Temperaturen, die die Materialschmelze annehmen kann, standhalten. Der Deckel kann als Aufsetzdeckel ausgebildet sein, der mittels Bördeln die Öffnung gasdicht verschließt. Der Deckel kann auch als Stopfen ausgebildet sein, der in die Öffnung eingepresst wird, sodass ein Reibschluss entsteht. Der Deckel kann mit dem Behälter derart verschweißt werden, dass die Öffnung gasdicht verschlossen wird.After the material mixture, in particular the molten metal, has been filled in, the container can be closed in a gas-tight manner. The opening of the container can be closed by means of a form fit and / or friction fit and / or material fit. The opening can be closed, for example, by putting on a cover. The lid and / or the container can / can have sealing elements. The sealing elements are preferably heat-resistant, particularly preferably up to temperatures which the introduced material melt can have. The lid can be releasably attached to the container, for example by means of clamps and / or clamps and / or presses and / or by means of locking pins. The cover can be attached to the container in a detachable and frictional manner, for example by means of screws and / or by pressing in a stopper. The cover can close the opening by means of a form fit, for example analogous to a crown cap. The materials can be selected to be heat-resistant in such a way that they withstand the above-mentioned temperatures that the material melt can assume. The cover can be designed as an attachment cover which closes the opening in a gas-tight manner by means of flanging. The cover can also be designed as a stopper which is pressed into the opening so that a frictional connection is created. The lid can be welded to the container in such a way that the opening is closed in a gas-tight manner.
Das zumindest im Wesentlichen gasdichte Verschließen der Öffnung kann unter Schutzgasatmosphäre oder an Umgebungsluft erfolgen. Das Einbringen von Schutzgas nach dem Einfüllen der Materialmischung kann vor und/oder nach dem gasdichten Verschließen erfolgen. Für ein Einfüllen von Schutzgas nach dem gasdichten Verschließen kann ein Ventil am Behälter vorgesehen sein, über das Schutzgas eingebracht werden kann.The at least essentially gas-tight closing of the opening can take place under a protective gas atmosphere or in ambient air. The introduction of protective gas after filling in the material mixture can take place before and / or after the gas-tight closure. For filling in protective gas after the gas-tight closure, a valve can be provided on the container, via which protective gas can be introduced.
Wird die Materialmischung bei Umgebungsluft in den Behälter eingefüllt und wird nach dem Einfüllen der Materialmischung und vor dem Verschließen des Behälters Schutzgas eingebracht, so ist es vorteilhaft, den Behälter zeitnah zu verschließen, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Insbesondere kann der Behälter innerhalb von maximal 60 Sekunden, bevorzugt maximal 20 Sekunden, besonders bevorzugt maximal 5 Sekunden verschlossen werden .If the material mixture is filled into the container with ambient air and if protective gas is introduced after the material mixture has been filled in and before the container is closed, then it is advantageous to close the container promptly in order to avoid or at least reduce the penetration of air. In particular, the container can be closed within a maximum of 60 seconds, preferably a maximum of 20 seconds, particularly preferably a maximum of 5 seconds.
Aus dem Behälter kann Luft abgepumpt werden. Die kann vor dem Verschließen der Öffnung über die Öffnung geschehen. Es kann auch ein zusätzliches Ventil zum Abpumpen von Luft am Behälter vorgesehen sein. Das Ventil kann zusätzlich oder alternativ zum Einbringen von Schutzgas ausgebildet sein. Vorzugsweise wird Luft nach dem Einfüllen der Materialmischung, insbesondere der Metallschmelze, in den Behälter und vor dem Verschließen des Behälters abgepumpt. Es kann auch nach dem Verschließen des Behälters Luft über das Ventil angepumpt werden. Nach dem Abpumpen von Luft kann erneut Schutzgas in den Behälter eingebracht werden, beispielsweis über das zusätzliche Ventil. Um einen Unterdruck zu vermeiden kann Schutzgas in einen vorher evakuierten Behälter eingefüllt werden.Air can be pumped out of the container. This can be done through the opening before the opening is closed. An additional valve for pumping out air can also be provided on the container. The valve can additionally or alternatively be designed for the introduction of protective gas. Air is preferably pumped out after the material mixture, in particular the molten metal, has been filled into the container and before the container is closed. Air can also be pumped through the valve after the container has been closed. After air has been pumped out, protective gas can be introduced into the container again, for example via the additional valve. In order to avoid negative pressure, protective gas can be filled into a previously evacuated container.
Der Behälter und/oder der Inhalt des Behälters kann abgekühlt werden. Insbesondere kann der Behälter und/oder der Inhalt des Behälters stufenweise, abgekühlt werden. Der Behälter kann von Luft umströmt werden. Die Luftumströmung kann natürlich oder erzwungen sein. Die umströmende Luft kann dafür insbesondere gekühlt worden sein und/oder eine Temperatur aufweisen, die geringer ist als der Behälter und/oder der Behälterinnenraum und die darin befindliche Materialmischung, insbesondere die darin befindliche Metallschmelze. Der Behälter kann zum Kühlen in ein Wärmetauschermedium eingetaucht werden, beispielsweise in Wasser. Der Behälter kann ein integriertes Wärmetauschersystem umfassen, insbesondere ein Heiz-/Kühlsystem zum Kühlen und/oder Heizen des Behälters und/oder des Behälterinnenraums. Insbesondere kann das Heiz-/Kühlsystem Leitungen aufweisen, die mit einem Wärmetauschermedium gefüllt sind oder mit einem Wärmetauschermedium füllbar sind. Das Wärmetauschermedium kann beispielsweise Wasser oder ein Öl sein. Das Wärmetauschermedium kann zumindest ein Gas, beispielsweise Helium, CO2, Stickstoff und/oder Luft umfassen,wobei diese vorzugsweise jeweils mit 10 bar aufwärts verdichtet wurden. Das Wärmetauschermedium kann festes oder flüssiges Metall, beispielsweise Blei und/oder Natrium und/oder festes oder flüssige Salze, beispielsweise Natriumchlorid, und/oder Wärmemittel auf Kohlenwasserstoffbasis unterschiedlicher Zusammensetzung, beispielsweise KW, FKW, FCKW, HFKW, HFCKW, umfassen. Das Wärmetauschermedium kann Wasser sein oder umfassen. Das Heiz-/Kühlsystem kann dafür an eine externe Heiz- und/oder Kühlquelle angeschlossen werden, die ein Wärmetauschermedium kühlt bzw. heizt und das Wärmetauschermedium in die am Behälter vorgesehenen Leitungen einbringt und nach dem passieren des Wärmetauschermediums durch die Leitungen wieder entnimmt. Dafür kann das ein Heiz-/Kühlsystem einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfassen. Das Heiz-/Kühlsystem kann zusätzlich oder alternativ eine am Behälter angeordnete Kühlvorrichtung und/oder Heizvorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen des Wärmetauschermediums und/oder des Behälters und/oder Behälterinnenraums umfassen. Insbesondere kann der Behälter und/oder der Behälterinnenraum derart abgekühlt werden, dass die darin enthaltene flüssige Materialmischung, insbesondere die darin enthaltene heiße Metallschmelze, erstarrt. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann dabei insbesondere auf eine Raumtemperatur, beispielsweise etwa 21 Grad Celsius, abgekühlt werden. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann auf eine Temperatur von höchstens 300 Grad Celsius abgekühlt werden, bevorzugt höchstens 100 Grad Celsius abgekühlt werden, besonders bevorzugt höchstens 20 Grad Celsius abgekühlt werden. Der Behälter und/oder der Behälterinnenraum kann dabei insbesondere auf eine Temperatur von minimal -196 Grad Celsius abgekühlt werden, bevorzugt minimal -78 Grad Celsius abgekühlt werden, besonders bevorzugt minimal 20 Grad Celsius abgekühlt werden. Die abgeführte Wärme kann rückgewonnen werden. Wie oben beschrieben kann eine stufenweise Abkühlung erfolgen. Dies kann vorteilhaft sein, um Wärme auf unterschiedlichen Temperaturniveaus rückzugewinnen.The container and / or the contents of the container can be cooled. In particular, the container and / or the contents of the container can be cooled in stages. Air can flow around the container. The air flow around it can be natural or forced. For this purpose, the air flowing around can in particular have been cooled and / or have a temperature which is lower than the container and / or the container interior and the material mixture contained therein, in particular the molten metal contained therein. For cooling, the container can be immersed in a heat exchange medium, for example in water. The container can comprise an integrated heat exchanger system, in particular a heating / cooling system for cooling and / or heating the container and / or the interior of the container. In particular, the heating / cooling system can have lines which are filled with a heat exchange medium or can be filled with a heat exchange medium. The heat exchange medium can be, for example, water or an oil. The heat exchange medium can comprise at least one gas, for example helium, CO 2, nitrogen and / or air, these preferably each having been compressed upwards at 10 bar. The heat exchange medium can include solid or liquid metal, for example lead and / or sodium and / or solid or liquid salts, for example sodium chloride, and / or heating agents based on hydrocarbons of different composition, for example HC, HFC, CFC, HFC, HCFC. The heat exchange medium can be or comprise water. The heating / cooling system can be connected to an external heating and / or cooling source that cools or heats a heat exchanger medium and introduces the heat exchanger medium into the lines provided on the container and removes it again after the heat exchanger medium has passed through the lines. For this purpose, a heating / cooling system can comprise an input connection and an output connection. The heating / cooling system can additionally or alternatively comprise a cooling device and / or heating device arranged on the container for heating and / or cooling the heat exchanger medium and / or the container and / or the interior of the container. In particular, the container and / or the container interior can be cooled in such a way that the liquid material mixture contained therein, in particular the hot metal melt contained therein, solidifies. The container and / or the container interior can in particular be cooled to room temperature, for example approximately 21 degrees Celsius. The container and / or the container interior can be cooled to a temperature of at most 300 degrees Celsius, preferably at most 100 degrees Celsius, particularly preferably at most 20 degrees Celsius. The container and / or the container interior can in particular be cooled to a temperature of a minimum of -196 degrees Celsius, preferably a minimum of -78 degrees Celsius, particularly preferably a minimum of 20 degrees Celsius. The dissipated heat can be recovered. As described above, cooling can take place in stages. This can be advantageous in order to recover heat at different temperature levels.
Es kann beispielsweise eine dreistufige Abkühlung vorgenommen werden. Nachfolgend sei dies beispielhaft bei einem zumindest teilweise mit einer flüssigen Aluminiumlegierung befüllten Behälter beschrieben. Die erste Stufe der Abkühlung kann von etwa 700°C auf 500°C in einer geschlossenen Kühlstrecke mit einem Luftstrom erfolgen. Dabei kann Heißluft mit Temperaturen bis hin zu 600°C, oder sogar höher, erzeugt werden. Damit kann beispielsweise eine Gasturbine antreibbar sein. Eine zweite Stufe der Abkühlung kann ebenfalls mit Luft oder auch Dampf erfolgen. Dabei kann der Behälter beispielsweise von 500°C auf 200°C abgekühlt werden. Der dabei entstehende erhitze Luftstrom kann dem Betrieb eine Niederdruckdampfturbine oder zur Vorheizung von Schmelzgut dienen. Daraufhin kann der Behälter unter 200°C mittels Luftstrom gekühlt werden. Dies kann einer Trocknung des Schmelzguts oder zur Erzeugung eines Dampfes für die zweite Abkühl-Stufe dienen.For example, a three-stage cooling can be carried out. This is described below by way of example for a container that is at least partially filled with a liquid aluminum alloy. The first stage of cooling can take place from around 700 ° C to 500 ° C in a closed cooling section with an air flow. Hot air with temperatures of up to 600 ° C or even higher can be generated. A gas turbine, for example, can thus be drivable. A second stage of cooling can also take place with air or steam. The container can be cooled from 500 ° C to 200 ° C, for example. The resulting heated air flow can be used to operate a low-pressure steam turbine or to preheat melt material. The container can then be cooled to below 200 ° C by means of an air stream. This can be used to dry the material to be melted or to generate steam for the second cooling stage.
Zusätzlich oder alternativ können mit der Wärmeenergie bei der Abkühlung Wärmepumpen betrieben werden, die eine erhöhte Effizienz für Wärmeanwendungen, beispielsweise für Gebäude oder eine, bedeuten.Additionally or alternatively, heat pumps can be operated with the thermal energy during cooling, which mean increased efficiency for heat applications, for example for buildings or a.
Nachfolgend werden mögliche Ausführungen eines in dem Verfahren anwendbaren Behälters detaillierter beschrieben.Possible embodiments of a container that can be used in the method are described in more detail below.
Der Behälter umfasst eine Stützstruktur. Die Stützstruktur kann einen Innenraum bilden. Der Innenraum kann ausgebildet sein, eine Materialmischung mit einer Temperatur bis zu 800 Grad Celsius, vorzugsweise bis zu 1000 Grad Celsius, besonders bevorzugt bis zu 1600 Grad Celsius aufzunehmen. Der Innenraum kann dafür Schutzschichten umfassen, die den Innenraum zumindest bereichsweise auskleiden.The container includes a support structure. The support structure can form an interior space. The interior can be designed to accommodate a material mixture with a temperature of up to 800 degrees Celsius, preferably up to 1000 degrees Celsius, particularly preferably up to 1600 degrees Celsius. For this purpose, the interior space can comprise protective layers which line the interior space at least in some areas.
Die Stützstruktur kann zylinderförmig und hohl sein, wobei die obere Grundfläche des Zylinders zumindest teilweise als Einfüllöffnung ausgebildet sein kann. In einer Ausführung kann die Stützstruktur topfförmig sein.The support structure can be cylindrical and hollow, with the upper base surface of the cylinder being at least partially designed as a filling opening. In one embodiment, the support structure can be pot-shaped.
Der Behälter umfasst eine erste Öffnung zum Befüllen und/oder Entleeren der Materialmischung, vorzugsweise einer Metallschmelze, in den Innenraum bzw. aus dem Innenraum des Behälters.The container comprises a first opening for filling and / or emptying the material mixture, preferably a metal melt, into the interior or from the interior of the container.
Der Behälter ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass er einer eingefüllten heißen Materialmischung, vorzugsweise einer Metallschmelze standhält. Unter Standhalten ist dabei zu verstehen, dass der Behälter mindestens 3 Minuten, vorzugsweise mindestens 15 Minuten, besonders bevorzugt mindestens 60 Minuten eine Materialmischung, vorzugsweise eine Metallschmelze mit einer Temperatur bis zu 800 Grad Celsius, vorzugsweise bis zu 1000 Grad Celsius, besonders bevorzugt bis zu 1600 Grad Celsius aufnehmen kann, ohne derart zerstört oder beschädigt zu werden, dass darin enthaltenes Schutzgas und/oder Materialmischung austritt und/oder der Behälter nicht mehr gasdicht verschlossen werden kann. Umfasst die Materialmischung, vorzugsweise die Metallschmelze, Aluminium, so hält der Behälter vorzugsweise einer Temperatur von mindestens 800° C stand. Umfasst die Materialmischung, vorzugsweise die Metallschmelze, Stahl, so hält der Behälter vorzugsweise einer Temperatur von mindestens 1600° C stand.The container is preferably designed in such a way that it withstands a hot mixture of materials that has been filled in, preferably a molten metal. Withstand is to be understood here that the container for at least 3 minutes, preferably at least 15 minutes, particularly preferably at least 60 minutes, a mixture of materials, preferably a metal melt at a temperature of up to 800 degrees Celsius, preferably up to 1000 degrees Celsius, particularly preferably up to Can absorb 1600 degrees Celsius without being destroyed or damaged in such a way that the protective gas and / or material mixture contained therein escapes and / or the container can no longer be sealed gas-tight. If the material mixture, preferably the molten metal, comprises aluminum, the container preferably withstands a temperature of at least 800.degree. If the material mixture, preferably the molten metal, comprises steel, the container preferably withstands a temperature of at least 1600 ° C.
Die Materialmischung, vorzugsweise die Metallschmelze, kann in dem Behälter, wie oben beschrieben, abgekühlt werden. Der Behälter ist vorzugsweise derart ausgebildet, der Beanspruchung durch ein Abkühlen und ein damit einhergendes Ausdehnen der Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, standzuhalten. Ferner kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er nach einem Erstarren der Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, einem erneuten Erhitzen der Materialmischung, vorzugsweise der Metallschmelze, sodass diese wieder einen flüssigen Zustand annimmt, standhält. Der Behälter kann eine Stützstruktur umfassen, die Metall, beispielsweise Weißblech, Stahl, insbesondere Baustahl, Edelstahl, Eisen, insbesondere Eisenbasiswerkstoffe und/oder Nickelbasiswerkstoffe und/oder Wolfram, insbesondere pulvermetallurgisch geformt und/oder Keramik, beispielsweise Graphit, Aluminiumoxid, Zirconiumoxid und/oder Bornitrid, und/oder Glas, beispielsweise Silikatglas, Boratglas, Borsilikat und/oder Phosphatische Gläser umfasst.The material mixture, preferably the molten metal, can be cooled in the container, as described above. The container is preferably designed in such a way that it can withstand the stress caused by cooling and the accompanying expansion of the material mixture, preferably the molten metal. Furthermore, the container can be designed in such a way that, after the material mixture, preferably the metal melt, has solidified, it withstands renewed heating of the material mixture, preferably the metal melt, so that it assumes a liquid state again. The container can comprise a support structure, the metal, for example tinplate, steel, in particular structural steel, stainless steel, iron, in particular iron-based materials and / or nickel-based materials and / or tungsten, in particular powder-metallurgically formed and / or ceramics, for example graphite, aluminum oxide, zirconium oxide and / or Boron nitride and / or glass, for example silicate glass, borate glass, borosilicate and / or phosphatic glasses.
Der Behälterinnenraum kann, zumindest bereichsweise, mit einer Trennschicht, vorzugsweise einer keramischen Trennschicht, beispielsweise umfassend eine keramische Schlichte, ausgekleidet sein. Die Trennschicht kann isolierend wirken und beispielsweise die Stützstruktur vor einer heißen Materialmischung schützen, die in den Behälter einbringbar ist. Die Trennschicht kann zusätzlcih oder altzernativ derart ausgebildet sein, dass sie Materialien umfasst, die wenig oder nicht mit einer einfüllbaren Materialmischung chemisch reagieren.The interior of the container can, at least in some areas, be lined with a separating layer, preferably a ceramic separating layer, for example comprising a ceramic size. The separating layer can have an insulating effect and, for example, protect the support structure from a hot mixture of materials that can be introduced into the container. The separating layer can additionally or alternatively be designed in such a way that it comprises materials that react little or not chemically with a material mixture that can be filled.
Der Behälter kann eine zusätzliche Wärmeisolierung aufweisen. Die Wärmeisolierung kann als Isolationsschicht ausgebildet sein, die zumindest bereichsweise den Innenraum des Behälters auskleidet oder zwischen dem Behälterinnenraum und der Trennschicht angeordnet ist. Die Wärmeisolierung kann außen an der Stützstruktur angeordnet sein. Die Wärmeisolierung in Form einer Isolationsschicht zumindest bereichsweise eine Außenwand des Behälters bedecken. Die Isolationsschicht kann Glaswolle und/oder Isolationsschäume und/oder Gase, und/oder Vakuum umfassen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Wärmeisolierung als Zwischenschicht ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Wärmeisolierung in einer Zwischenschicht zwischen einer Trennschicht und der Stützstruktur angeordnet sein.The container can have additional thermal insulation. The thermal insulation can be designed as an insulation layer which at least partially lines the interior of the container or is arranged between the interior of the container and the separating layer. The thermal insulation can be arranged on the outside of the support structure. The thermal insulation in the form of an insulation layer at least partially cover an outer wall of the container. The insulation layer can comprise glass wool and / or insulation foams and / or gases and / or vacuum. Additionally or alternatively, thermal insulation can be designed as an intermediate layer. Additionally or alternatively, thermal insulation can be arranged in an intermediate layer between a separating layer and the support structure.
Die erste Öffnung des Behälters kann gasdicht verschließbar sein. Die Öffnung kann derart ausgebildet sein, dass eine Materialmischung, insbesondere eine heiße Metallschmelze durch die Öffnung einfüllbar ist. Die Öffnung kann mittels eines Deckels gasdicht verschließbar sein. Der Behälter kann einen Behälterdeckel zum gasdichten Verschließen der ersten Öffnung aufweisen. Der Behälterdeckel kann Dichtelemente zum gasdichten Verschließen der Behälteröffnung umfassen. Der Deckel kann einen Klemmverschluss und/oder Schrauben und/oder Schellen und/oder ähnliche, für den Fachmann gebräuchliche Verschlussmechanismen umfassen. Die Öffnung kann mit einem Deckel abgedeckt werden. Der Deckel kann mit dem Behälter derart verschweißbar sein. Der Deckel kann als Stopfen ausgebbildet sein, der die Öffnung reibschlüssig verschließt.The first opening of the container can be closed in a gas-tight manner. The opening can be designed in such a way that a material mixture, in particular a hot metal melt, can be filled through the opening. The opening can be closed in a gas-tight manner by means of a cover. The container can have a container lid for gas-tight sealing of the first opening. The container lid can comprise sealing elements for gas-tight closing of the container opening. The cover can comprise a clamping lock and / or screws and / or clamps and / or similar locking mechanisms that are customary for a person skilled in the art. The opening can be covered with a lid. The lid can be welded to the container in this way. The cover can be designed as a stopper which frictionally closes the opening.
Bei einem Reibschluss durch Einpressen ist der Deckel und die Stützstruktur typischerweise dicker ausgeführt als bei einem VErschweißen. Bei einem Verschweißen kann der Deckel dünner ausgebildet sein. Wird der Deckel durch Bördeln mit dem Behälter verschlossen, kann die Materialstärke geringer als beim Verschweißen ausgbildet sein. Es ist möglich, dass der Behälter einen Absatz aufweist, so dass der Deckel mit Klemmschellen auf den Behälter gedrückt werden kann. Die Dichtung kann durch Metall und/oder einen Dichtring, vorzugsweise eine Kupferdichtring erfolgen.The cover and the support structure are typically frictional by press fitting made thicker than with a welding. In the case of welding, the cover can be made thinner. If the lid is closed with the container by crimping, the material thickness can be less than when welding. It is possible for the container to have a shoulder so that the lid can be pressed onto the container with clamps. The seal can be made by metal and / or a sealing ring, preferably a copper sealing ring.
Der Deckel kann eine oder mehrere der beschriebenen Trennschichten und/oder Wärmeisolationsschichten und/oder chemische Isolationsschichten aufweisen.The cover can have one or more of the described separating layers and / or thermal insulation layers and / or chemical insulation layers.
Der Behälter kann zumindest eine weitere Öffnung aufweisen. Der Behälter kann eine Öffnung zum Entleeren und eine Öffnung zum Befüllen des Behältres aufweisen. Die Öffnungen können gasdicht verschließbar sein.The container can have at least one further opening. The container can have an opening for emptying and an opening for filling the container. The openings can be closable in a gas-tight manner.
Der Behälter kann zumindest ein Ein-Wege-Ventil und/oder zumindest ein Zwei-Wege-Ventil zum Steuern eines Gasdrucks im Behälterinnenraum aufweisen. Durch das Ein-Wege-Ventil kann beispielsweise Luft aus dem Behälter abgesaugt werden. Das Ein-Wege-Ventil kann alternativ derart ausgebildet sein, dass Schutzgas durch das Ein-Wege-Ventil in den Behälterinnenraum eingebracht werden kann. Das Zwei-Wege-Ventil kann ausgebildet sein Luft aus dem Behälterinnenraum abzusaugen. Das Zwei-Wege-Ventil kann ausgebildet sein Schutzgas in den Behälterinnenraum einbringen zu können. Ein Ein-Wege-Ventil und/oder ein Zwei-Wege-Ventil können/kann an einer Oberseite des Behälters angeordnet sein. Ein Ein-Wege-Ventil und/oder ein Zwei-Wege-Ventil können/kann an dem Deckel angeordnet sein.The container can have at least one one-way valve and / or at least one two-way valve for controlling a gas pressure in the container interior. For example, air can be sucked out of the container through the one-way valve. The one-way valve can alternatively be designed in such a way that protective gas can be introduced into the container interior through the one-way valve. The two-way valve can be designed to suck air from the interior of the container. The two-way valve can be designed to be able to introduce protective gas into the interior of the container. A one-way valve and / or a two-way valve can be arranged on an upper side of the container. A one-way valve and / or a two-way valve can / can be arranged on the cover.
Der Behälter kann einen Schieber aufweisen, der eine Vergrößerung oder Verkleinerung des Behälterinnenraums ermöglicht. Durch eine Verkleinerung des Behälterinnenraums kann ein Druck im Behälterinnenraum erhöht werden. Dies kann vorteilhaft sein, um bei einer geöffneten Öffnung eine im Behälter enthaltene Materialmischung, insbesondere eine Metallschmelze, definiert aus dem Behälterinnenraum auszubringen.The container can have a slide which enables the interior of the container to be enlarged or reduced. By reducing the size of the interior of the container, a pressure in the interior of the container can be increased. This can be advantageous in order to discharge a material mixture contained in the container, in particular a metal melt, in a defined manner from the container interior when the opening is open.
Der Behälter kann ein Thermoelement zum Überwachen der Temperatur im Behälterinnenraum umfassen. Das Thermoelement kann in einem Schutzrohr angeordnet sein. Das Schutzrohr kann in den Behälterinnenraum ragen. Das Thermoelement kann zusätzlich oder alternativ am Boden des Behälterinnenraums und/oder an einer Behälterinnenraumwand angeordnet sein.The container can comprise a thermocouple for monitoring the temperature in the container interior. The thermocouple can be arranged in a protective tube. The protective tube can protrude into the interior of the container. The thermocouple can additionally or alternatively be arranged on the bottom of the container interior and / or on a container interior wall.
Der Behälter kann eine Sollbruchstelle zum zerstörenden Öffnen des Behälters aufweisen. Die Sollbruchstelle kann in einem Bereich geringer Wandstärke der Stützstruktur angeordnet sein. Die Stützstruktur kann dort eine Wandstärke von höchstens 10 mm, vorzugsweise höchstens 2 mm besonders bevorzugt höchstens 0,5 mm aufweisen. Die Stützstruktur kann im Bereich der Sollbruchstelle ein anderes Material und/oder eine andere Zusammensetzung als die übrige Stützstruktur umfassen. Dabei kann die Stützstruktur ein oder mehrere der oben bezüglich der Stützstruktur aufgeführten Materialien umfassen. Die Stützstruktur kann im Bereich der Sollbruchstelle eine Wandstärke von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,2 mm besonders bevorzugt mindestens 0,4 mm aufweisen. Selbstverständlich ist die Auswahl der Wandstärke von dem Material der Stützstruktur abhängig, einem Fachmann geläufig und kann von diesen Werten abweichen.The container can have a predetermined breaking point for opening the container in a destructive manner. The predetermined breaking point can be arranged in an area of low wall thickness of the support structure. The support structure there can have a wall thickness of at most 10 mm, preferably at most 2 mm, particularly preferably at most 0.5 mm. In the area of the predetermined breaking point, the support structure can comprise a different material and / or a different composition than the rest of the support structure. The support structure can comprise one or more of the materials listed above with regard to the support structure. The support structure can have a wall thickness of at least 0.1 mm, preferably at least 0.2 mm, particularly preferably at least 0.4 mm, in the area of the predetermined breaking point. Of course, the selection of the wall thickness depends on the material of the support structure, is familiar to a person skilled in the art and can deviate from these values.
Die Sollbruchstelle kann als Eindrücköffnung und/oder als Zugöffnung ausgebildet sein. Die Sollbruchstelle kann eine kreisflächige Form aufweisen, sodass sie durchstochen werden kann. Die Sollbruchstelle kann auch eine längliche Form, bzw. die Form einer unvollkommenen Ellipse oder eines Kreisbogens, aufweisen, sodass sie ähnlich einer Dose aus dem Lebensmittelbereich, aufgezogen werden kann. Die Sollbruchstelle kann ein Material aufweisen, dass lokal Durchschmolzen werden kann, beispielsweise mit einer Sauerstofflanze.The predetermined breaking point can be designed as a push-in opening and / or a pulling opening. The predetermined breaking point can have a circular shape so that it can be pierced. The predetermined breaking point can also have an elongated shape, or the shape of an imperfect ellipse or a circular arc, so that it can be pulled open like a can from the food industry. The predetermined breaking point can have a material that can be melted through locally, for example with an oxygen lance.
Der Behälter kann ein Heiz- und/oder Kühlsystem zum Erhitzen und/oder Kühlen des Behälterinnenraums umfassen.The container can comprise a heating and / or cooling system for heating and / or cooling the interior of the container.
Wie bereits im Hinblick auf das Verfahren zum Herstellen einer Materialpatrone beschrieben, kann der Behälter ein integriertes Wärmetauschersystem umfassen, insbesondere ein Heiz-/Kühlsystem zum Kühlen und/oder Heizen des Behälters und/oder des Behälterinnenraums. Das Heiz-/Kühlsystem kann als Leitungssystem zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums ausgebildet sein, insbesondere in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs und/oder in Form von Leitungen, die in eine Behälterwand, an der Stützstruktur anliegen und/oder in die Stütz- oder Trennstruktur eingebettet sind.As already described with regard to the method for producing a material cartridge, the container can comprise an integrated heat exchanger system, in particular a heating / cooling system for cooling and / or heating the container and / or the container interior. The heating / cooling system can be designed as a line system for receiving a heat exchanger medium, in particular in the form of a heat exchanger tube protruding into the interior of the container and / or in the form of lines that rest in a container wall, on the support structure and / or in the support or partition structure are embedded.
Das Wärmetauscherrohr kann mittig im Behälter angeordnet sein. Der Behälter kann über Anschlüsse verfügen, die insbesondere an einer Außenseite des Behälters angeordnet sein können. Eine externe Kühl- und/oder Heizvorrichtung kann mit diesen Anschlüssen zum Transportieren eines Wärmetauschermediums durch das Wärmetauscherrohr verbindbar sein. Am Wärmetauscherrohr kann zusätzlich oder alternativ gut wärmeleitendes Material, beispielsweise Aluminium und/oder Kupfer und/oder Warmarbeitsstahl mit einem hohen Wärmeleitkoeffizienten angebracht sein. Die Oberfläche des Wärmetauscherrohrs kann zumindest bereichsweise eine Mäanderförmige Form aufweisen oder die Form eines Schneekristalls. So kann die Oberfläche erhöht werden, sodass Kühl- und/oder Heizgeschwindigkeiten erhöht werden können.The heat exchanger tube can be arranged centrally in the container. The container can have connections which can in particular be arranged on an outside of the container. An external cooling and / or heating device can be connected to these connections for transporting a heat exchanger medium through the heat exchanger tube. In addition or as an alternative, material that conducts heat well, for example aluminum and / or copper and / or hot-work steel with a high Thermal conductivity coefficient be appropriate. The surface of the heat exchanger tube can have a meandering shape or the shape of a snow crystal, at least in some areas. In this way, the surface can be increased so that cooling and / or heating speeds can be increased.
Das Heiz-/Kühlsystem Leitungen kann Leitungen aufweisen, die mit einem Wärmetauschermedium gefüllt sind oder mit einem Wärmetauschermedium füllbar sind. Das Heiz-/Kühlsystem kann dafür an eine externe Heiz- und/oder Kühlquelle anschließbar sein. Die externe Heiz- und/oder Kühlquelle kann ein Wärmetauschermedium kühlen bzw. heizen und das Wärmetauschermedium in die am Behälter vorgesehenen Leitungen einbringen und nach dem Passieren des Wärmetauschermediums durch die Leitungen das Wärmetauschermedium wieder entnehmen. Dafür kann das Heiz-/Kühlsystem einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss umfassen. Das Heiz-/Kühlsystem kann zusätzlich oder alternativ eine am Behälter angeordnete Kühlvorrichtung und/oder Heizvorrichtung zum Erwärmen und/oder Kühlen des Wärmetauschermediums und/oder des Behälters und/oder Behälterinnenraums umfassen. Insbesondere kann das Heiz-/Kühlsystem derart ausgebildet sein, dass der Behälter und/oder der Behälterinnenraum derart erhitzt oder abgekühlt wird, dass eine darin einfüllbare Materialmischung durch Erhitzen von einem festen Zustand in einen flüssigen Zustand gebracht werden kann und/oder von einem flüssigen Zustand in einen festen Zustand durch Abkühlen gebracht werden kann.The heating / cooling system lines can have lines which are filled with a heat exchange medium or can be filled with a heat exchange medium. The heating / cooling system can be connected to an external heating and / or cooling source for this purpose. The external heating and / or cooling source can cool or heat a heat exchange medium and introduce the heat exchange medium into the lines provided on the container and remove the heat exchange medium again after the heat exchange medium has passed through the lines. For this purpose, the heating / cooling system can comprise an input connection and an output connection. The heating / cooling system can additionally or alternatively comprise a cooling device and / or heating device arranged on the container for heating and / or cooling the heat exchanger medium and / or the container and / or the interior of the container. In particular, the heating / cooling system can be designed such that the container and / or the container interior is heated or cooled in such a way that a material mixture that can be filled therein can be brought from a solid state to a liquid state and / or from a liquid state by heating can be brought into a solid state by cooling.
Das Heiz-/Kühlsystem kann derart ausgebildet sein, dass der Behälter und/oder der Behälterinnenraum auf eine Temperatur erhitzt bzw. abgekühlt werden kann, die den oben angegebenen, insbesondere materialabhängigen, Temperaturen entspricht.The heating / cooling system can be designed in such a way that the container and / or the container interior can be heated or cooled to a temperature which corresponds to the temperatures specified above, in particular material-dependent.
Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann Heizelemente zum Erwärmen des Behälterinnenraums mittels Induktion oder Mikrowellen umfassen. Die Heizelemente können mittels Induktion oder Mikrowellen elektromagnetisch einkoppelbar sein. Die Heizelemente können auch als magnetisch einkoppelbare Schicht ausgebildet sein. Heizelemente können zwischen der Stützstruktur und der Trennschicht angeordnet sein. Die Heizelemente können in der Trennschicht angeordnet sein.The heating and / or cooling system can comprise heating elements for heating the container interior by means of induction or microwaves. The heating elements can be coupled in electromagnetically by means of induction or microwaves. The heating elements can also be designed as a magnetically coupled layer. Heating elements can be arranged between the support structure and the separating layer. The heating elements can be arranged in the separating layer.
Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann als elektrisches Heizsystem mit Heizdrähten ausgebildet sein. Die Heizdrähte können zwischen einer Trennschicht und der Stützstruktur verlaufen und/oder in der Stützstruktur verlaufen und/oder an dieser anliegen und/oder in der Trennschicht verlaufen und/oder an dieser anliegen.The heating and / or cooling system can be designed as an electrical heating system with heating wires. The heating wires can run between a separating layer and the support structure and / or run in the support structure and / or bear against it and / or run in the separating layer and / or bear against it.
Der Behälter kann eine Batterie oder einen Akkumulator aufweisen, die/der mit den Heizdrähten verbunden ist.The container can have a battery or an accumulator which is connected to the heating wires.
Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann als chemisches Heizmittel ausgebildet sein. Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann insbesondere als Heizpulver oder Heizgel ausgebildet sein, das zum Heizen des Behälterinnenraums mittels einer exothermen Reaktion aktivierbar ist. Das Heiz- und/oder Kühlsystem kann in einer Zwischenschicht zwischen Stützstruktur und Trennschicht oder in die Trennschicht und/oder in einer Wärmeisolationsschicht angeordnet sein.The heating and / or cooling system can be designed as a chemical heating means. The heating and / or cooling system can in particular be designed as a heating powder or heating gel, which can be activated for heating the container interior by means of an exothermic reaction. The heating and / or cooling system can be arranged in an intermediate layer between the support structure and the separating layer or in the separating layer and / or in a thermal insulation layer.
Der Behälter kann zumindest eine Aufnahmevorrichtung für automatische Materialflusssysteme aufweisen. Insbesondere kann der Behälter eine Aufnahmevorrichtung für die Aufnahme in Magazine für den Druckguss aufweisen.The container can have at least one receiving device for automatic material flow systems. In particular, the container can have a receiving device for receiving it in magazines for die casting.
Die Aufnahmevorrichtung kann an einer Außenseite des Behälters, vorzugsweise an der Stützstruktur angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann der Behälter Stapelfüße für das Stapeln in Transportstellagen aufweisen. Der Behälter kann ferner eine oder mehrere Aufnahmevorrichtung/en für das manuelle oder robotergestützte, sichere Heben einzelner oder mehrerer Behälter und/oder für das sichere Transportieren auf Paletten aufweisen. Vorzugsweise umfasst der Behälter über eine im Wesentlichen flächige und/oder ebene Oberseite und/oder Unterseite für vereinfachtes Stapeln. Ferner kann der Behälter Zurr-Ösen für das sichere Transportieren und/oder Haken und/oder Ösen für das Einrasten in Transportsystemen aufweisen.The receiving device can be arranged on an outside of the container, preferably on the support structure. Additionally or alternatively, the container can have stacking feet for stacking in transport racks. The container can furthermore have one or more receiving devices for the manual or robot-assisted, safe lifting of individual or several containers and / or for safe transport on pallets. The container preferably comprises an essentially flat and / or flat top and / or bottom for easier stacking. Furthermore, the container can have lashing eyes for safe transport and / or hooks and / or eyes for engaging in transport systems.
Ferner betrifft die Anmeldung eine Materialpatrone zum Konservieren einer Materialmischung. Die Materialpatrone kann insbesondere durch ein oben beschriebenes Verfahren hergestellt werden. Die Materialpatrone eignet sich insbesondere sowohl für eine Materialmischung in Form einer heißen Metallschmelze als auch für die feste Form der Materialmischung, vorzugsweise in Form einer abgekühlten, erstarrten Metallschmelze.The application also relates to a material cartridge for preserving a material mixture. The material cartridge can in particular be produced by a method described above. The material cartridge is particularly suitable both for a material mixture in the form of a hot metal melt and for the solid form of the material mixture, preferably in the form of a cooled, solidified metal melt.
Die Materialpatrone umfasst einen Behälter gemäß einer oben beschriebenen Ausführung. Ferner umfasst die Materialpatrone eine Materialmischung, vorzugsweise in flüssiger oder fester Form, insbesondere eine flüssig oder erstarrt vorliegende Metallschmelze, sowie vorzugsweise ein in dem Behälter angeordnetes Schutzgas. Die oben in Bezug auf das Verfahren zum Herstellen der Materialpatrone sowie in Bezug auf den Behälter beschriebenen Merkmale können ebenfalls auf die Materialpatrone angewandt werden und umgekehrt und werden der Übersichtlichkeit halber nicht erneut aufgeführt.The material cartridge comprises a container according to an embodiment described above. Furthermore, the material cartridge comprises a material mixture, preferably in liquid or solid form, in particular a molten metal present in liquid or solidified form, and preferably a protective gas arranged in the container. The features described above in relation to the method of manufacturing the material cartridge and in relation to the container can also be applied to the material cartridge and vice versa and are not listed again for the sake of clarity.
In einer Ausführungsform kann die Materialpatrone derart ausgebildet sein, dass der Behälterinnenraum vollständig mit Materialmischung gefüllt ist, insbesondere zumindest 95% des Behälterinnenraums, bevorzugt zumindest 99% des Behälterinnenraums, besonders bevorzugt zumindest 99,9% des Behälterinnenraums mit Materialmischung gefüllt ist.In one embodiment, the material cartridge can be designed such that the container interior is completely filled with material mixture, in particular at least 95% of the container interior, preferably at least 99% of the container interior, particularly preferably at least 99.9% of the container interior is filled with material mixture.
Unter einer Materialpatrone kann vorliegend ein verschlossener Behälter gefüllt mit einem festen oder flüssigen Reinstoff und/oder einer festen und/oder zumindest teilweise flüssigen Materialmischung verstanden werden. Zum Beispiel kann eine Materialpatrone eine Legierungspatrone sein. Eine Legierungspatrone umfasst typischerweiser einen Behälter und eine darin enthaltene metallischen Legierung. Die Legierung kann dabei in flüssigem und/oder festen Zustand vorliegen. Die Materialpatrone kann auch eine eine Formstoff/Binder-Patrone sein. Typischerweise umfasst eine Formstoff/Binder-Patrone einen Behälter und eine darin eingefüllte nichtmetallische Mischung aus Formstoffen mit Binder.In the present case, a material cartridge can be understood to mean a closed container filled with a solid or liquid pure substance and / or a solid and / or at least partially liquid material mixture. For example, a material cartridge can be an alloy cartridge. An alloy cartridge typically includes a container and a metallic alloy contained therein. The alloy can be in the liquid and / or solid state. The material cartridge can also be a molding material / binder cartridge. Typically, a molding material / binder cartridge comprises a container and a non-metallic mixture of molding materials with a binder filled therein.
Des Weiteren umfasst die vorliegende Anmeldung ein Verfahren zum Herstellen eines Gussprodukts aus einer Materialmischung. Die Materialmischung wird dabei insbesondere aus zumindest einer Materialpatrone gemäß obiger Beschreibung entnommen. Aus der Materialpatrone kann die Materialmischung, vorzugsweise eine Metallschmelze, in eine Gussform abgegossen werden.The present application furthermore comprises a method for producing a cast product from a material mixture. The material mixture is in particular taken from at least one material cartridge as described above. The material mixture, preferably a molten metal, can be poured into a casting mold from the material cartridge.
Der Behälter kann durch Erhöhen des Drucks im Behälter, vorzugsweise durch Einbringen von Schutzgas in den Behälter und/oder durch Minimieren des Aufnahmevolumens des Behälters, beispielsweise mittels eines Schiebers, zumindest teilweise, vorzugsweise in eine Gussform, entleert werden.
Der Behälter kann zusätzlich oder vorzugsweise alternativ zerstörend geöffnet werden. Dafür kann beispielsweise eine Sollbruchstelle aufgezogen werden, ein Loch eingestochen werden oder der Behälter lokal durchschmolzen werden. In dem Behälter kann ein Überdruck vorherrschen. Dann kann sich der Behälter beim Öffnen des Behälters durch einen Druckausgleich entleeren.The container can be emptied at least partially, preferably in a mold, by increasing the pressure in the container, preferably by introducing protective gas into the container and / or by minimizing the volume of the container, for example by means of a slide.
The container can additionally or preferably alternatively be opened in a destructive manner. For this purpose, for example, a predetermined breaking point can be opened, a hole can be pierced or the container can be melted through locally. An overpressure can prevail in the container. Then the container can be emptied by pressure equalization when the container is opened.
Vor dem Entleeren des Behälters kann die Gussform, in die die Materialmischung eingefüllt wird, mit Schutzgas gefüllt und/oder gespült werden.
Vor dem Entleeren des Behälters kann der Gasdruck in der Gussform reduziert werden, vorzugsweise derart, dass ein Vakuum von vorzugsweise maximal 100 mbar, besonders vorzugsweise höchstens 10 mbar, ganz besonders bevorzugt höchstens 1 mbar, in der Gussform vorherrscht. Die Gussform kann auch zunächst mit einem Schutzgas gespült werden und dann ein Vakuum eingestellt werden.Before the container is emptied, the casting mold into which the material mixture is poured can be filled with protective gas and / or flushed.
Before emptying the container, the gas pressure in the casting mold can be reduced, preferably in such a way that a vacuum of preferably a maximum of 100 mbar, particularly preferably a maximum of 10 mbar, very particularly preferably a maximum of 1 mbar, prevails in the casting mold. The casting mold can also first be flushed with a protective gas and then a vacuum can be set.
In einer Ausführung des Verfahrens werden mehrere Materialpatronen in ein Materialpatronen-Magazin einer Druckgussanlage aufgenommen. In einer bevorzugten Ausführungsform wird pro Gießzyklus die Materialmischung einer einzigen Materialpatrone verwendet. Es kann auch pro Gießteil die Materialmischung einer einzigen Materialpatrone verwendet werden. Alternativ können mehrere Gussprodukte aus einer Materialpatrone abgegossen werden. Dafür kann eine Öffnung des Behälters zwischen den Abgüssen verschlossen werden.In one embodiment of the method, several material cartridges are received in a material cartridge magazine of a die-casting system. In a preferred embodiment, the material mixture of a single material cartridge is used per casting cycle. The material mixture of a single material cartridge can also be used for each casting. Alternatively, several cast products can be poured from one material cartridge. For this purpose, an opening in the container can be closed between the casts.
Alternativ können mehrere Behälter für einen Abguss serieller Art mittels Verwendung eines Gießtümpels oder parallel mittels Verwendung mehrerer Eingussöffnungen verwendet werden.Alternatively, multiple containers can be used for one pour of a serial type using a pouring pool or in parallel using multiple sprues.
Der Gießtümpel kann ein Reservoir auf einer Oberseite der Form aus dem die Schmelze in die Form fließt bilden. So können mehrere Transportbehälter nacheinander in den Tümpel entleert werden, ohne dass es zu einem Abbruch der Formfüllung kommt, da der Tümpel eine Pufferfunktion erfüllt, während die Transportbehälter gewechselt werden.The pouring pool can form a reservoir on top of the mold from which the melt flows into the mold. In this way, several transport containers can be emptied into the pool one after the other without the mold filling being broken off, since the pool fulfills a buffer function while the transport containers are being changed.
Es können zusätzlich oder alternativ mehrere Einfüllöffnungen vorgesehen sein, so dass zum Beispiel zwei Gießlöffel gleichzeitig in die Form entleert werden können.In addition or as an alternative, several filling openings can be provided so that, for example, two pouring spoons can be emptied into the mold at the same time.
Die Materialpatrone kann vor dem Gießen aufgeheizt werden, vorzugsweise über Strahlung, Konvektion, Konduktion, Mikrowellen, Induktion und/oder elektrische Heizsysteme. Dafür kann es in einer externen Aufwärmvorrichtung angeordnet werden und/oder über ein in der Materialpatrone integriertes Heizsystem aufgeheizt werdenThe material cartridge can be heated before casting, preferably via radiation, convection, conduction, microwaves, induction and / or electrical heating systems. For this purpose, it can be arranged in an external heating device and / or heated via a heating system integrated in the material cartridge
Die Aufwärmvorrichtung kann den Behälter von außen über Strahlung, beispielsweise mittels Heizwendeln, erwärmen.The heating device can heat the container from the outside by means of radiation, for example by means of heating coils.
Der Behälter kann mittels Konvektion (Heißgas) von außen durch den Behälter hindurch aufwärmbar sein. Dabei kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er die Wärme gut leitet, insbesondere durch die Verwendung gut Wärme leitender Materialien Kupfer, Aluminium, Stähle (insbesondere Warmarbeitsstähle). Vorzugsweise ist der Behälter derart ausgebildet, dass er dabei aufkommenden Temperaturen von bis zu 1600 Grad Celsius, zumindest bis zu 750 Grad Celsius zumindest bis zum Abschluss eines Entleervorgangs standhält.The container can be heated from the outside through the container by means of convection (hot gas). The container can be designed in such a way that it conducts heat well, in particular through the use of materials that conduct heat well Copper, aluminum, steels (especially hot-work steels). The container is preferably designed in such a way that it withstands temperatures of up to 1600 degrees Celsius, at least up to 750 degrees Celsius, at least until the end of an emptying process.
Zusätzlich oder alternativ kann die die Aufwärmvorrichtung den Behälter und dessen Innenraum über Konduktion (Wärmebad) erhitzen. Dabei kann der Behälter derart ausgebildet sein, dass er die Wärme gut leitet, insbesondere durch die Verwendung gut Wärme leitender Materialien wie Kupfer, Aluminium, Stähle (insbesondere Warmarbeitsstähle). Vorzugsweise ist der Behälter derart ausgebildet, dass er dabei aufkommenden Temperaturen von bis zu ... Grad Celsius zumindest bis zum Abschluss eines Entleervorgangs standhält.Additionally or alternatively, the heating device can heat the container and its interior via conduction (heat bath). The container can be designed in such a way that it conducts heat well, in particular through the use of materials that conduct heat well, such as copper, aluminum, steels (in particular hot-work steels). The container is preferably designed in such a way that it withstands temperatures of up to.
Die Aufwärmvorrichtung kann den Behälter und/oder den Behälterinnenraum über elektromagnetische Felder (Mikrowellen oder Induktion) aufheizen. Dabei kann der Behälter durchlässig für elektromagnetische Felder sein oder im Falle einer schlecht ankoppelnden, zu schmelzenden Legierung, über eine gut ankoppelnde Innenbeschichtung verfügen, welche die zu schmelzende Legierung über Wärmeleitung und, sobald die zu schmelzende Legierung flüssig ist, über Konvektion erhitzt.The heating device can heat the container and / or the container interior via electromagnetic fields (microwaves or induction). The container can be permeable to electromagnetic fields or, in the case of a poorly coupled alloy to be melted, has a well coupled inner coating which heats the alloy to be melted via heat conduction and, as soon as the alloy to be melted is liquid, via convection.
Die vorliegende Anmeldung betrifft ferner ein Gussprodukt, das gemäß einem oben beschriebenen Verfahren hergestellt wurde. Die oben beschriebenen Merkmale können dabei auf das Gussprodukt übertragen werden.The present application also relates to a cast product which has been produced according to a method described above. The features described above can be transferred to the cast product.
Der Behälter der Materialpatrone kann wiederverwendet werden. Dabei kann der Behälter nach dem Abguss rückgeführt werden, sodass er erneut mit der Materialmischung, vorzugsweise der gleichen Materialmischung befüllt werden kann. Alternativ können die mit der Materialmischung in Kontakt gekommenen Teile des Behälters getauscht werden, so dass der Behälter für eine andere Legierung verwendet werden kann. Durch den Kontakt beschädigte Verschleißteile können ausgetauscht und wiederverwendet werden.The fluid cartridge container can be reused. The container can be returned after the pouring, so that it can be filled again with the material mixture, preferably the same material mixture. Alternatively, the parts of the container that have come into contact with the material mixture can be exchanged so that the container can be used for a different alloy. Wear parts damaged by contact can be exchanged and reused.
Beispielsweise kann die innere Trennschicht zumindest teilweise nach einer Verwendung der Materialpatrone entnommen werden. Eine neue Trennschicht kann zumindest teilweise wieder in den Behälter eingebracht werden. For example, the inner separating layer can at least partially be removed after the material cartridge has been used. A new separating layer can at least partially be introduced back into the container.
Es kann auch der Bereich der Öffnung repariert und/oder ausgetauscht werden. Beispielsweise kann ein Bereich vorgesehen sein, der zerstörend geöffnet wurde. Dieser Bereich kann entfernt werden und mit einem neuen Deckel versehen werden. Teile des zumindest zerstörten Deckels können wiederverwendet werden. Beispielsweise können Ventile wiederverwendet werden. Zur Wiederverwendung kann alternativ oder zusätzlich die Stützstruktur von einem inneren, Verschleißeinsatz getrennt werden. Der Verschleißeinsatz kann in dem Behälterinnenraum vorgesehen sein. Vorzugsweise kann eine Heiz-/Kühlvorrichtung, sofern der Behälter eine derartige umfasst, vom Behälter getrennt und wiederverwendet werden. Dafür ist die Heiz-/Kühlvorrichtung vorzugsweise modular aufgebaut. Die Heiz-/Kühlvorrichtung kann lösbar mit dem Behälter verbunden sein.The area of the opening can also be repaired and / or replaced. For example, an area can be provided that has been opened in a destructive manner. This area can be removed and given a new cover. Parts of the at least destroyed cover can be reused. For example, valves can be reused. For reuse, the support structure can alternatively or additionally be separated from an inner wear insert. The wear insert can be provided in the container interior. A heating / cooling device, if the container comprises such a device, can preferably be separated from the container and reused. For this purpose, the heating / cooling device is preferably of modular design. The heating / cooling device can be detachably connected to the container.
Zusätzlich oder alternativ kann eine zerstörte Öffnung des Behälters wieder repariert werden, zum Beispiel durch Ersetzen einer kaputten Öffnungseinheit durch eine neue Einheit mit intakter Öffnung. So können auch im Mehrwegsystem zerstörende Öffnungssysteme verwendet werden.Additionally or alternatively, a destroyed opening of the container can be repaired again, for example by replacing a broken opening unit with a new unit with an intact opening. Destructive opening systems can also be used in the reusable system.
Alternativ kann der Behälter durch Zerdrücken auf ein kleines Volumen reduziert werden und der Entsorgung/dem Recycling zugeführt werden.
Wie eingangs beschrieben, können Legierungen eine definierte Mischung von unterschiedlichen Metallen und Nichtmetallen darstellen. Die beschriebenen Ausführungen der Erfindung lassen sich daher analog übertragen auf die Verwendung von definiert gemischten Sand-Binder-Systemen, wie sie im Gießereiwesen verwendet werden. Auch diese degradieren unter bestimmten Voraussetzungen und werden daher in vielen Fällen kurz vor der Verwendung angemischt. Die Verwendung von Sand-Binder-Mischungen mit kontrollierten Eigenschaften kann durch die Vermeidung von Degradation prozesstechnische Vorteile bieten. Ebenfalls lassen sich beschriebenen Ausführungen auf Zusatzstoffe im Gießereiwesen erweitern, die üblicherweise in der Gießerei vor Ort zeitnah zur Verwendung angemischt werden müssen, da sie einer zeitlichen Degradation aufgrund des Kontaktes zur Umgebungsluft unterliegen.Alternatively, the container can be reduced to a small volume by crushing it and sent for disposal / recycling.
As described at the beginning, alloys can represent a defined mixture of different metals and non-metals. The described embodiments of the invention can therefore be applied analogously to the use of sand-binder systems mixed in a defined manner, as used in foundries. These also degrade under certain conditions and are therefore mixed in many cases shortly before use. The use of sand-binder mixtures with controlled properties can offer process engineering advantages by avoiding degradation. The explanations described can also be expanded to include additives in the foundry industry, which usually have to be mixed in the foundry promptly for use, since they are subject to degradation over time due to contact with the ambient air.
In einer Ausführung der Erfindung kann der Behälter automatisiert, beispielsweise mittels eines Industrieroboters, in einer Glocke einer Abfülleinrichtung angeordnet werden. Dabei kann ein noch näher zu beschreibender Deckel neben der Abfüllvorrichtung angeordnet werden. Die Glocke kann nach der Positionierung des Behälters und des Deckels gasdicht verschlossen werden. Die Glocke kann eine Leitung zum Einbringen von Schutzgas aufweisen. So kann eine Schutzgasatmosphäre in der Glocke eingestellt werden. Der Behälter kann mit Schutzgas gespült werden. Die Glocke kann eine weitere Leitung umfassen über die die Materialmischung, vorzugsweise eine definierte Metallschmelze, in den Behälter eingebracht werden kann. Nach dem Einfüllen der Materialmischung kann der Behälter mit dem Deckel gasdicht verschlossen werden. Daraufhin kann die Schutzgasatmosphäre in der Glocke aufgehoben werden.In one embodiment of the invention, the container can be arranged in an automated manner, for example by means of an industrial robot, in a bell of a filling device. A cover to be described in more detail can be arranged next to the filling device. After positioning the container and the lid, the bell can be closed in a gas-tight manner. The bell can have a line for introducing protective gas. In this way, a protective gas atmosphere can be set in the bell. The container can be purged with protective gas. The bell can comprise a further line via which the material mixture, preferably a defined molten metal, can be introduced into the container. After filling in the material mixture, the container can be closed gas-tight with the lid. The protective gas atmosphere in the bell can then be removed.
In einem Materialflusssystem kann der Behälter unter einer Gasdüse angeordnet werden. Durch die Gasdüse kann Schutzgas in den Behälter eingebracht werden, wobei in dem Behälter enthaltene Luft zumindest teilweise verdrängt wird. Daraufhin wird der Behälter an einem Materialmischungstank angeordnet, beispielsweise unter einem Legierungstank, sodass die Materialmischung in den Behälter eingefüllt werden kann. Daraufhin kann der Behälter an einer weiteren Station angeordnet werden, an der der Behälter gasdicht verschlossen wird.In a material flow system, the container can be placed under a gas nozzle. Protective gas can be introduced into the container through the gas nozzle, air contained in the container being at least partially displaced. The container is then placed on a material mixing tank, for example under an alloy tank, so that the material mixture can be poured into the container. Then the container can another station can be arranged at which the container is sealed gas-tight.
In den Figuren werden beispielhafte Ausführungen der Erfindung näher erläutert.
-
1 (a) zeigt eine Materialpatrone in einer schematischen Querschnittsansicht, , -
1 (b) zeigt eine Materialpatrone gem.1 (a) mit elektromagnetisch einkoppelbaren Heizelementen, -
1 (c) zeigt eine Materialpatrone gem.1 (a) mit einem Leitungssystem in Form von in eine Behälterwand integrierten Leitungen zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums -
1 (d) zeigt eine Materialpatrone gem.1 (a) mit einem Leitungssystem in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs. -
1 (e) zeigt eine Materialpatrone gem.1 (a) mit einem Leitungssystem in Form eines in den Behälterinnenraum hineinragenden Wärmetauscherrohrs sowie in eine Behälterwand integrierten Leitungen zum Aufnehmen eines Wärmetauschermediums -
1 (f) zeigt eine Materialpatrone gem.1 (a) mit einem elektrischen Heizsystem mit Heizdrähten. -
2 (a) und (b) zeigen eine Materialpatrone, die im Wesentlichen einer Materialpatrone gemäß1 entspricht, wobei die Materialpatronen der2 (a) und (b) jeweils ein Ventil umfassen. -
3 zeigt eine Materialpatrone mit einem Behälter mit einem Behälterdeckel, der mittels Bördeln an dem Behälter befestigt ist. -
4 zeigt eine Materialpatrone mit einem Behälter mit einem an die Behälteröffnung geschweißten Behälterdeckel. -
5 zeigt eine Materialpatrone gemäß4 , wobei die Materialpatrone einen zusätzlichen Außentopf umfasst. -
6 zeigt einen Einzelgussvorgang mit einer Materialpatrone gemäß einer der vorherigen Figuren. -
7 zeigt einen Einzelgussvorgang, der in den Wesentlichen Merkmalen dem der6 entspricht, wobei ein Gießtümpel eine serielle Anwendung von Patronen ermöglicht. -
8 zeigt ein Materialpatronenmagazin. -
9 zeigt einen Gießvorgang bei dem parallel aus zwei Materialpatronen Materialmischungen entnommen werden. -
10 zeigt eine Abfüllvorrichtung und eine Verschlussstation zum Herstellen einer Materialpatrone. -
11 zeigt eine Materialpatrone mit einem Innenschieber. -
12 zeigt eine Materialpatrone mit einem Schmelzplättchen. -
13 zeigt eine Materialpatrone mit einem Plättchenverschluss.
-
1 (a) shows a material cartridge in a schematic cross-sectional view, -
1 (b) shows a material cartridge according to.1 (a) with electromagnetically coupled heating elements, -
1 (c) shows a material cartridge according to.1 (a) with a line system in the form of lines integrated into a container wall for receiving a heat exchanger medium -
1 (d) shows a material cartridge according to.1 (a) with a line system in the form of a heat exchanger tube protruding into the interior of the container. -
1 (e) shows a material cartridge according to.1 (a) with a line system in the form of a heat exchanger tube protruding into the container interior and lines integrated into a container wall for receiving a heat exchanger medium -
1 (f) shows a material cartridge according to.1 (a) with an electric heating system with heating wires. -
2 (a) and (b) show a material cartridge substantially similar to a material cartridge according to FIG1 corresponds to the material cartridges of2 (a) and (b) each comprise a valve. -
3 Figure 10 shows a material cartridge having a container with a container lid flanged to the container. -
4th Figure 13 shows a material cartridge having a container with a container lid welded to the container opening. -
5 shows a material cartridge according to FIG4th , wherein the material cartridge comprises an additional outer pot. -
6th shows a single casting process with a material cartridge according to one of the previous figures. -
7th shows a single casting process, the essential features of which are the6th corresponds, wherein a pouring pool enables a serial application of cartridges. -
8th shows a material cartridge magazine. -
9 shows a casting process in which material mixtures are taken from two material cartridges in parallel. -
10 shows a filling device and a closing station for producing a material cartridge. -
11 shows a material cartridge with an inner slide. -
12th shows a material cartridge with a melt platelet. -
13th shows a material cartridge with a wafer lock.
Wiederkehrende Merkmale sind in den Figuren vorzugsweise mit denselben Bezugszeichen versehen.Recurring features are preferably provided with the same reference symbols in the figures.
In
Der Behälter umfasst einen Deckel
Der Behälterinnenraum
Im Bereich der Bodenfläche
Die Stützstruktur
Der Behälter
In
In
In
In
In
Die Materialpatronen der
Die Materialpatronen der
Die Behälter
Die Aufnahmevorrichtung kann an einer Außenseite des Behälters, vorzugsweise an der Stützstruktur
Die
Der Deckel
Der Behälter der
Die
Die
Die
Ein vertikal beweglicher Stopfen
In einer Ausführungsform können die Abfüllvorrichtung und die Verschlussstation in einem gasdicht abdichtbaren Raum 916 angeordnet werden. In dem Raum 916 kann eine Schutzgasatmosphäre eingestellt werden, sodass eine Degradation der Materialmischung während des Transports zur Verschlussstation vermieden oder gar verhindert wird.In one embodiment, the filling device and the closing station can be arranged in a
Die
Die in den
Zur Füllung der Materialpatrone
Nach einem Ausschmelzen von Materialresten in der Materialpatrone
Das Schmelzplättchen
Das Schmelzplättchen
Die Materialpatrone
Im gezeigten Beispiel weist der Plättchenverschluss
Zum Entleeren der Materialpatrone
Durch Ausschmelzen von Materialresten kann die Materialpatrone
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- MaterialpatroneMaterial cartridge
- 1010
- Behältercontainer
- 101101
- StützstrukturSupport structure
- 102102
- BehälterinnenraumContainer interior
- 103103
- BodenflächeFloor area
- 104104
- TrennschichtSeparating layer
- 105105
- Deckellid
- 105'105 '
- BehälterbodenContainer bottom
- 106106
- BehälteröffnungContainer opening
- 107107
- Seitenwand der BehälteröffnungSide wall of the container opening
- 108108
- MaterialmischungMaterial mix
- 109109
- SchutzgasProtective gas
- 110110
- SollbruchstellePredetermined breaking point
- 111111
- KreismittelpunktCenter of circle
- 112112
- magnetisch einkoppelbare Heizelementemagnetically coupled heating elements
- 113113
- Leitungencables
- 114114
- WärmetauscherrohrHeat exchanger tube
- 115115
- HeizdrähteHeating wires
- 201201
- VentilValve
- 202202
- VentilaktorikValve actuators
- 203203
- VentilValve
- 204204
- HaltevorrichtungHolding device
- 301301
- gasdichte Fügestellengastight joints
- 401401
- ZentrierabsatzCentering shoulder
- 402402
- SchweißnahtWeld
- 501501
- AußentopfOutside pot
- 502502
- obere Öffnung Außentopfupper opening outer pot
- 503503
- ZwischenschichtIntermediate layer
- 504504
- untere Öffnung Außentopflower opening outer pot
- 505505
- Deckel AußentopfLid outside pot
- 601601
- EinstechvorrichtungPiercing device
- 602602
- EinstechdornSpike
- 603603
- AufsetzrichtungTouchdown direction
- 604604
- Eindüsen von SchutzgasInjection of protective gas
- 605605
- DruckrichtungPrint direction
- 606606
- Gussformmold
- 607607
- EingussSprue
- 608608
- GießlaufPouring runner
- 609609
- GießkavitätCasting cavity
- 610610
- EntgasungsbohrungDegassing hole
- 611611
- MaterialmischungsflussrichtungMaterial mix flow direction
- 612612
- entweichendes Gasescaping gas
- 701701
- GießtümpelPouring pond
- 702702
- SchieberSlider
- 703703
- ZusammendrückrichtungCompression direction
- 801801
- MaterialpatronenmagazinMaterial cartridge magazine
- 802802
- vertikal bewegliche Trennbödenvertically movable dividers
- 803803
- EingussöffnungSprue opening
- 804804
- DruckstempelStamp
- 805805
- DruckstempelführungRam guide
- 806806
- AuswerfklappeEjection flap
- 807807
- EntleervorrichtungEmptying device
- 901901
- AbfüllvorrichtungFilling device
- 902902
- MaterialmischungstankMaterial mixing tank
- 903903
- Deckellid
- 904904
- EinfüllrohrFiller pipe
- 905905
- GlockeBell jar
- 906906
- GlockeninnenraumBell interior
- 907907
- GasleitungGas pipe
- 908908
- SchutzgaseindüsungInert gas injection
- 908'908 '
- LuftablassDeflate
- 909909
- StopfenPlug
- 910910
- AusgangsöffnungExit opening
- 911911
- FörderbandConveyor belt
- 912912
- VerschlussstationLocking station
- 913913
- FörderrichtungConveying direction
- 914914
- HaltevorrichtungHolding device
- 915915
- EinpressstempelPress-in punch
- 10011001
- KlemmeClamp
- 10021002
- InnenschieberInside slider
- 10031003
- untere Öffnunglower opening
- 10041004
- VerschlussschieberLocking slide
- 11011101
- SchmelzplättchenEnamel platelets
- 12011201
- PlättchenverschlussPlatelet closure
- 1201'1201 '
- erstes Plättchenfirst plate
- 1201"1201 "
- zweites Plättchensecond plate
- LL.
- LotrechtePlumb lines
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