-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. TECHNISCHES GEBIET
-
Die
Erfindung betrifft allgemein das Stranggießen von Metallen. Insbesondere
betrifft die Erfindung den Schutz reaktionsfreudiger Metalle vor
Reaktionen mit der Atmosphäre
beim Schmelzen oder bei höheren
Temperaturen. Speziell betrifft die Erfindung den Einsatz eines
geschmolzenen Materials, beispielsweise von flüssigem Glas, zur Bildung einer Barriere,
die verhindert, dass die Atmosphäre
in die Schmelzkammer eines Stranggießofens eindringen kann, sowie
die Beschichtung eines aus solchen Metallen geformten Metallgussstrangs,
um den Metallgussstrang vor der Atmosphäre zu schützen.
-
2. HINTERGRUND
-
Herdschmelzverfahren
wie das Elektronenstrahl-Herdschmelzen (EBCHR) und das Plasmabogen-Herdschmelzen
(PACHR) wurden ursprünglich zur
Verbesserung der Qualität
von Titanlegierungen entwickelt, die in drehenden Komponenten von Strahltriebwerken
zum Einsatz kommen. Qualitätsverbesserungen
auf diesem technischen Gebiet stehen primär in Zusammenhang mit dem Entfernen
unerwünschter
Partikel, zu denen beispielsweise Einschlüsse mit hoher Dichte und harte
Alphapartikel gehören.
Der Schwerpunkt neuester Anwendungen von EBCHR- und PACHR-Verfahren
liegt vor allem auf dem Aspekt der Kostensenkung. Einige Methoden, mit
denen sich Kostensenkungen erzielen lassen, erweitern die Möglichkeiten
zum flexiblen Einsatz verschiedener Formen von Ausgangsmaterialien,
ermöglichen
einen einstufigen Schmelzprozess (während das konventionelle Schmelzen
von Titan beispielsweise zwei oder drei Schmelzschritte erfordert) und
tragen zu einem höheren
Produktertrag bei.
-
Titan
und andere Metalle sind extrem reaktionsfreudig und müssen deshalb
in einer Vakuum- oder Inertgasatmosphäre geschmolzen werden. Beim
Elektronenstrahl-Herdschmelzen
(EBCHR) wird in den Schmelz- und Gusskammern des Ofens ein Hochvakuum
aufrechterhalten, damit die Elektronenstrahlpistolen arbeiten können. Beim
Plasmabogen-Herdschmelzen (PACHR) produzieren die Plasmabogenbrenner
unter Verwendung eines Inertgases wie Helium oder Argon (in der
Regel Helium) ein Plasma, wodurch die Atmosphäre im Ofen primär aus einem
Partial- oder Positivdruck des Gases besteht, das die Plasmabrenner
verwenden. In jedem Fall kann es bei Verunreinigungen der Ofenkammer
mit Sauerstoff oder Stickstoff und deren Reaktion mit dem geschmolzenen
Titan zur Bildung harter Alphadefekte in dem gegossenen Titan kommen.
-
Um
ein Extrahierendes Gussmaterials aus dem Ofen bei minimaler Unterbrechung
des Gießvorgangs
und ohne Verunreinigung der Schmelzkammer mit Sauerstoff, Stickstoff
oder anderen Gasen zu erreichen, sind die Öfen nach dem Stand der Technik mit
einer Abziehkammer ausgestattet. Während des Gießprozesses
wird der immer länger
werdende Metallgussstrang durch ein im Boden der Gussform befindliches,
isolierendes Schieberventil in die Abziehkammer geführt. Wenn
die gewünschte
oder maximale Länge
des Metallgussstrangs erreicht ist, wird er durch das Schieberventil
komplett aus der Gussform heraus- und in die Abziehkammer hineingezogen.
Danach wird das Schieberventil geschlossen, um die Abziehkammer
von der Schmelzkammer zu isolieren. Die Abziehkammer wird von ihrer
Position unterhalb des Ofens wegbewegt, und der Metallgussstrang
wird entnommen.
-
Öfen dieser
Art sind zwar funktionell, weisen aber mehrere Einschränkungen
auf. Erstens ist die maximale Gusslänge auf die Länge der
Abziehkammer beschränkt.
Außerdem
muss das Gießverfahren während des
Entfernens eines Metallgussstrangs aus dem Ofen gestoppt werden.
Folglich gestatten solche Öfen
zwar kontinuierliche Schmelzverfahren, aber kein kontinuierliches
Gießen.
Außerdem
bilden sich an der Oberseite des Metallgussstrangs während dem
Abkühlprozess
in der Regel Schrumpfungshohlräume
(Lunkern). Ein kontrolliertes Abkühlen der Oberseite des Metallgussstrangs
(„Hot
Top”) kann
zwar die Bildung dieser Hohlräume
reduzieren, ist jedoch zeitaufwändig
und verringert damit die Produktivität. Der obere Teil des Metallgussstrangs
mit seinen Schrumpfungen und Lunkern ist unbrauchbar, was zu Ertragsverlusten
führt.
Weitere Ertragsverluste sind auf den Schwalbenschwanz am Boden des Metallgussstrangs
zurückzuführen, mit
dem dieser am Abziehstempel befestigt ist.
-
Die
vorliegende Erfindung kann diese Probleme eliminieren oder substanziell
verringern. Dazu dient eine Dichtvorrichtung, die das Stranggießen von
Titan, Superlegierungen, höchstschmelzenden und
anderen reaktionsfreudigen Metallen ermöglicht, während der Metallgussstrang
in der Form eines Blocks, einer Stange, einer Bramme o. ä. aus dem
Inneren eines Stranggießofens
nach außen
transportiert wird, ohne dass Luft oder andere Bestandteile der
Atmosphäre
in die Ofenkammer eindringen können.
-
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER
ERFINDUNG
-
Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgestellt, die
Folgendes umfasst: eine an das Produzieren eines Metallgussstrangs
mit einer äußeren Peripherie
angepasste Stranggießform; eine
Metallgussstrangbahn, die von der Gussform abwärts verläuft und so gestaltet ist, dass
sie vom Metallgussstrang passiert werden kann; ein an die Bahn angrenzendes
Reservoir, das so gestaltet ist, dass es ein Schmelzbad zum Auftragen
einer Schicht geschmolzenen Materials auf die äußere Peripherie des Metallgussstrangs
enthält;
eine mit dem Reservoir kommunizierende Zuführungsbahn, die so gestaltet
ist, dass sie Feststoffpartikel in das Reservoir einträgt; und
einen an die Zuführungsbahn
angrenzenden ersten Rüttler,
der die Zuführungsbahn
zum Vibrieren bringt.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus eine Vorrichtung
vorgestellt, die Folgendes umfasst: eine Stranggießform, die
so gestaltet ist, dass damit ein Metallgussstrang mit einer äußeren Peripherie
produziert wird; eine Metallgussstrangbahn, die von der Gussform
abwärts
verläuft
und so gestaltet ist, dass sie vom Metallgussstrang passiert werden
kann; ein an die Bahn angrenzendes Reservoir, das so gestaltet ist,
dass es ein Schmelzbad zum Auftragen einer Schicht geschmolzenen
Materials auf die äußere Peripherie
des Metallgussstrangs enthält;
eine Feststoffpartikel-Zuführungsbahn
mit einem Auslassende, kommunizierend mit dem Reservoir und so gestaltet,
dass Feststoffpartikel in das Reservoir eingetragen werden; und
eine an das Auslassende der Zuführungsbahn
angrenzende Kühlvorrichtung
zum Kühlen
der Zuführungsbahn.
-
Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung vorgestellt, die
Folgendes umfasst: eine an das Produzieren eines Metallgussstrangs
mit einer äußeren Peripherie
angepasste Stranggießform; eine
Metallgussstrangbahn, die von der Gussform abwärts verläuft und so gestaltet ist, dass
sie vom Metallgussstrang passiert werden kann; ein an die Bahn angrenzendes
Reservoir, das so gestaltet ist, dass es ein Schmelzbad zum Auftragen
einer Schicht geschmolzenen Materials auf die äußere Peripherie des Metallgussstrangs
enthält;
ein Reservoir, das so gestaltet ist, dass es Feststoffpartikel enthält; eine Vielzahl
von Verbindungen, die mit dem Reservoir kommunizieren und so gestaltet
sind, dass sie Feststoffpartikel in das Reservoir eintragen; und
eine Teilungsvorrichtung, die mit dem Reservoir kommuniziert, dem
Reservoir nachgelagert ist, und die mit den Verbindungen kommuniziert
und den Verbindungen vorgelagert ist, so dass sie den Partikelstrom
vom Reservoir in die Verbindungen teilt.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Querschnitt durch die erfindungsgemäße Dichtung, die sich in einem
Stranggießofen
im Einsatz befindet.
-
2 ist
eine der 1 ähnelnde Darstellung, die eine
Anfangsstufe der Bildung eines Blocks zeigt, wobei geschmolzenes
Material aus dem Schmelzherd in die Gussform fließt und durch
Wärmequellen über Herd
und Gussform erhitzt wird.
-
3 ist
eine der 2 ähnelnde Darstellung, die eine
weitere Stufe der Bildung eines Blocks zeigt, wobei der Block auf
einem Hebezeug in den abgedichteten Bereich abgesenkt wird.
-
4 ist
eine der 3 ähnelnde Darstellung, die eine
weitere Stufe der Bildung des Blocks sowie der Bildung der Glasbeschichtung
auf dem Block zeigt.
-
5 ist
eine vergrößerte Darstellung
des umkreisten Ausschnitts aus 4, die zeigt,
wie Glaspartikel in das Flüssigglasreservoir
gelangen und die Glasschicht gebildet wird.
-
6 ist
ein Querschnitt durch den Block nach dessen Entfernen aus der Schmelzkammer
des Ofens, wobei die Glasschicht auf der Außenfläche des Blocks gezeigt wird.
-
7 ist
ein Querschnitt entlang der Linie 7-7 aus 6.
-
8 ist
eine schematische Rissdarstellung des erfindungsgemäßen Stranggießofens,
auf der der Antriebsmechanismus für den Block, der Trennmechanismus
für den
Block und der Umschlagmechanismus für den Block dargestellt sind,
wobei der neu produzierte beschichtete Metallgussstrang nach unten
aus der Schmelzkammer heraus verläuft und vom Strangantriebsmechanismus
und vom Strangumschlagmechanismus gestützt wird.
-
9 ist
eine der 8 ähnelnde Darstellung eines Segments
des beschichteten Metallgussstrangs, das von dem Trennmechanismus
abgeschnitten wurde.
-
10 ist
eine der 9 ähnelnde Darstellung des abgeschnittenen
Segments, das zur Erleichterung der Umschlagarbeiten abgesenkt wurde.
-
11 ist
eine den 8–10 ähnelnde, vergrößerte schematische
Rissdarstellung, die das erfindungsgemäße Zuführungssystem detaillierter zeigt.
-
12 eine
vergrößerte, fragmentarische seitliche
Rissdarstellung des Trichters, der Zuführungskammer, des Versorgungsrohrs
und der Rüttler mit
abschnittsweise dargestellten Teilen.
-
13 ist
ein Querschnitt entlang einer Linie 13-13 aus 12.
-
14 ist
ein Querschnitt entlang einer Linie 14-14 aus 11. Ähnliche
Zahlen kennzeichnen in den Zeichnungen ähnliche Teile.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
-
Die
in einem Stranggießofen 12 im
Einsatz befindliche erfindungsgemäße Dichtung ist in den 1–5 allgemein
mit 10 bezeichnet. Der Ofen 12 umfasst eine Kammerwand 14,
welche eine Schmelzkammer 16 einschließt, in der sich die Dichtung 10 befindet.
In der Schmelzkammer 16 umfasst der Ofen 12 außerdem einen
Schmelzherd 18, von dem aus die Übertragung flüssiger Stoffe
zu einer Gussform 20 möglich
ist, die mit einer im Wesentlichen zylinderförmigen Seitenwand 22 mit
einer im Wesentlichen zylinderförmigen
Innenfläche 24 ausgestattet
ist, innerhalb der eine Gießkammer 26 gebildet
wird. Wärmequellen 28 und 30 befinden
sich oberhalb des Schmelzherdes 18 bzw. der Gussform 20 und
dienen zum Erhitzen und Schmelzen reaktionsfreudiger Metalle, beispielsweise
von Titan und Superlegierungen. Bei den Wärmequellen 28 und 30 handelt
es sich vorzugsweise um Plasmabrenner. Es können jedoch auch andere geeignete
Wärmequellen
wie Induktions- oder Widerstandsheizungen zum Einsatz kommen.
-
Der
Ofen 12 umfasst außerdem
einen Hebe- oder Abziehstempel 32 zum Absenken eines Metallgussstrangs 34 (2–4).
Hierfür
kann jede geeignete Abziehvorrichtung verwendet werden. Der Metallgussstrang 34 kann
jede geeignete Form haben und beispielsweise als Rundblock, rechteckige Gramme
oder als ähnliche
Form ausgeführt
sein. Der Stempel 32 umfasst einen länglichen Arm 36 mit
einem Schmelzformträger 38,
der die Form einer im Wesentlichen zylinderförmigen Platte hat, die auf dem
Arm 36 sitzt. Der Schmelzformträger 38 weist eine
im Wesentlichen zylinderförmige
Außenfläche 40 auf,
die eng angrenzend an die Innenfläche 24 der Gussform 20 verläuft, wenn
sich der Stempel 32 in vertikaler Richtung bewegt. Während des
Einsatzes enthält
die Schmelzkammer 16 eine Atmosphäre 42, die mit reaktionsfreudigen
Materialien wie Titan und Superlegierungen, die im Ofen 12 geschmolzen
werden können,
nicht reagiert. Zur Bildung der reaktionsunfähigen Atmosphäre 42 können insbesondere bei
der Verwendung von Plasmabrennern Inertgase eingesetzt werden. Häufig werden
dazu Helium oder Argon genutzt, in der Regel Helium. Außerhalb
der Kammerwand 14 befindet sich eine Atmosphäre 44, die
gegenüber
den erhitzten, reaktionsfreudigen Metallen reaktionsfähig ist.
-
Die
Dichtung 10 ist so konfiguriert, dass sie ein Eindringen
der reaktionsfähigen
Atmosphäre 44 in
die Schmelzkammer 16 während
des Stranggießens
reaktionsfreudiger Metalle wie Titan und Superlegierungen verhindert.
Außerdem
ist die Dichtung 10 so konfiguriert, dass sie den Metallgussstrang 34 beim
Eintreten in die reaktionsfähige
Atmosphäre 44 schützt. Die
Dichtung 10 umfasst eine Passage- oder Anschlusswand 46 mit
einer im Wesentlichen zylinderförmigen
Innenfläche 47,
die in ihrem Inneren eine Passage 48 definiert, in der
sich eine Eingangsöffnung 50 und
eine Ausgangsöffnung 52 befindet.
Die Anschlusswand 46 umfasst einen nach innen verlaufenden
ringförmigen
Flansch 54 mit einer Innenfläche bzw. einem Umfang 56.
Die Innenfläche 47 der
Anschlusswand 46, die an die Eingangsöffnung 50 angrenzt,
definiert einen vergrößerten oder
breiteren Abschnitt 58 der Passage 48, während der
Flansch 54 einen verjüngten
Abschnitt 60 der Passage 48 definiert. Unter dem
ringförmigen
Flansch 54 definiert die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 einen
vergrößerten Ausgangsabschnitt 61 der
Passage 48.
-
Wie
später
noch erläutert
wird, wird während des
Betriebs des Ofens 12 in einem vergrößerten Abschnitt 58 der
Passage 48 ein Reservoir 62 für ein geschmolzenes Material,
beispielsweise flüssiges
Glas, gebildet. Eine Quelle 64 von Glaspartikeln oder einem
anderen geeigneten schmelzbaren Material, beispielsweise Salzschmelze
oder Schlacke, kommuniziert mit einem Zuführmechanismus 66,
der wiederum mit dem Reservoir 62 verbunden ist. Die Dichtung 10 kann
außerdem
eine Wärmequelle 68 umfassen,
die eine Induktionsspule, eine Widerstandsheizung oder eine andere
geeignete Wärmequelle
beinhaltet. Darüber
hinaus kann die Dichtung 10 mit Isoliermaterial 70 eingekleidet
sein, das eine Aufrechterhaltung der Temperatur der Dichtung unterstützt.
-
Nun
soll der Betrieb des Ofens 12 und der Dichtung 10 unter
Bezugnahme auf die 2–5 beschrieben
werden. Die 2 zeigt eine Wärmequelle 28,
die zum Schmelzen des reaktionsfreudigen Metalls 72 in
einem Schmelzofen 18 dient. Das geschmolzene Metall 72 fließt, wie
durch den Pfeil A angegeben, in die Gießkammer 26 der Gussform 20 und
wird aufgrund der Wirkung der Wärmequelle 30 zunächst in
einem geschmolzenen Zustand gehalten.
-
In 3 ist
dargestellt, wie der Stempel 32 nach unten zurückgezogen
wird, wie durch den Pfeil B angegeben, wenn zusätzliches geschmolzenes Metall 72 vom
Herd 18 in die Gussform 20 fließt. Ein oberer
Teil 73 des Metalls 72 wird von der Wärmequelle 30 in
geschmolzenem Zustand gehalten, während die unteren Teile 75 des
Metalls 72 unter Bildung der ersten Bereiche des Metallgussstrangs 34 beginnen,
sich abzukühlen.
Die wassergekühlte Wand 22 der
Gussform 20 unterstützt
die Verfestigung des Metalls 72 zu einem Metallgussstrang 34, wenn
der Stempel 32 nach unten zurückgezogen wird. Etwa zu dem
Zeitpunkt, in dem der Metallgussstrang 34 in den verjüngten Teil 60 (2)
der Passage 48 gelangt, werden Glaspartikel 74 von
der Quelle 64 über
den Zuführmechanismus 66 in
das Reservoir 62 zugeführt.
Zwar hat sich der Metallgussstrang 34 bereits so weit abgekühlt, dass
er sich teilweise verfestigt hat, dennoch ist er typischerweise ausreichend
heiß,
um Glaspartikel 74 zu schmelzen, die im Reservoir 62 flüssiges Glas 76 bilden,
das von einer Außenfläche 79 des
Metallgussstrangs 34 und einer Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 gebunden
wird. Bei Bedarf kann die Wärmequelle 68 auch dazu
eingesetzt werden, durch die Anschlusswand 46 zusätzliche
Hitze bereitzustellen, um das Schmelzen der Glaspartikel 74 zu
unterstützen,
so dass eine ausreichende Quelle mit flüssigem Glas 76 zur
Verfügung
steht und/oder das flüssige
Glas in geschmolzenem Zustand gehalten wird. Das flüssige Glas 76 füllt den
Bereich zwischen dem Reservoir 62 und dem verjüngten Teil 60 aus,
so dass eine Barriere entsteht, die ein Eindringen äußerer reaktionsfähiger Atmosphäre 44 in
die Schmelzkammer 16 und ein Reagieren mit dem geschmolzenen
Metall 72 verhindert. Der ringförmige Flansch 54 bindet
das untere Ende des Reservoirs 62 und reduziert den Spalt
oder die Lücke
zwischen der Außenfläche 79 des
Metallgussstrangs 34 und der Innenfläche 47 der Anschlusswand 46.
Die Verjüngung
der Passage 48 durch den Flansch 54 ermöglicht das
Ansammeln von flüssigem
Glas 76 im Reservoir 62 (2). Die Ansammlung
von flüssigem
Glas 76 im Reservoir 62 erstreckt sich rings um
den Metallgussstrang 34 in Kontakt zu dessen Außenfläche 79 und
bildet in der Passage 48 eine im Wesentlichen ringförmigzylindrische
Ansammlung. Folglich bildet die Ansammlung von flüssigem Glas 76 eine
flüssige
Dichtung. Nach der Bildung dieser Dichtung kann eine untere Klappe (nicht
abgebildet), welche die reaktionsunfähige Atmosphäre 42 von
der reaktionsfähigen
Atmosphäre 44 getrennt
hat, geöffnet
werden, so dass der Metallgussstrang 34 aus der Kammer 16 gezogen
werden kann.
-
Wenn
der Metallgussstrang 34 weiter nach unten bewegt wird,
wie in den 4–5 dargestellt,
beschichtet das flüssige
Glas 76 die Außenfläche 79 des
Metallgussstrangs 34, während
dieser das Reservoir 62 und den verjüngten Abschnitt 60 der
Passage 48 passiert. Der verjüngte Abschnitt 60 reduziert
die Dicke der Schicht aus flüssigem
Glas 76 bzw. verdünnt
die Schicht aus flüssigem
Glas 76, die an die Außenfläche 79 des
Metallgussstrangs 34 angrenzt, um die Dicke der Glasschicht
zu regeln, welche die Passage 48 mit dem Metallgussstrang 34 verlässt. Das
flüssige
Glas 76 kühlt
dann ausreichend ab, um sich zu einer Festglasschicht 78 auf
einer Außenfläche 79 des
Metallgussstrangs 34 zu verfestigen. Die Glasschicht 78 bildet
im flüssigen
wie auch im festen Zustand eine Schutzbarriere, die ein Reagieren
der reaktionsfreudigen Metalle 72, welche den Metallgussstrang 34 bilden,
mit der reaktionsfähigen
Atmosphäre 44 verhindern,
während
der Metallgussstrang 34 noch immer ausreichend heiß ist, um
eine solche Reaktion zu ermöglichen.
-
In
der 5 ist deutlicher dargestellt, wie die Glaspartikel 74 durch
den Zuführmechanismus 66, wie
durch den Pfeil C angegeben, in den vergrößerten Abschnitt 58 der
Passage 48 und in das Reservoir 62 transportiert
werden, wo das Schmelzen der Glaspartikel 74 zu flüssigem Glas 76 erfolgt.
Die 5 zeigt auch die Bildung der Flüssigglasschicht in
dem verjüngten
Bereich 60 der Passage 48, während der Metallgussstrang 34 nach
unten bewegt wird. Außerdem
zeigt die 5 einen offenen Bereich zwischen
der Glasschicht 78 und der Anschlusswand 46 innerhalb
des vergrößerten Ausgangsabschnittes 61 der
Passage 48, während
sich der Metallgussstrang 34 mit der Beschichtung 78 durch
den Abschnitt 61 bewegt.
-
Sobald
der Metallgussstrang 34 den Ofen 12 in ausreichendem
Maße verlassen
hat, kann ein Teil des Metallgussstrangs 34 zu einem Block 80 einer
jeden beliebigen Länge
abgeschnitten werden, wie in der 6 dargestellt.
Wie in den 6 und 7 zu erkennen
ist, verläuft
die Festglasschicht 78 entlang dem gesamten Umfang des
Blocks 80.
-
Demzufolge
bildet die Dichtung 10 einen Mechanismus, der das Eindringen
reaktionsfähiger
Atmosphäre 44 in
die Schmelzkammer 16 verhindert und auch den Metallgussstrang 34 in
der Form eines Blocks, eines Barrens, einer Bramme o. ä. vor der
reaktionsfähigen
Atmosphäre 44 schützt, während der Metallgussstrang 34 noch
immer heiß genug
ist, um mit der reaktionsfähigen
Atmosphäre 44 reagieren
zu können.
Wie bereits festgestellt, ist die Innenfläche 24 der Gussform 20 im
Wesentlichen zylinderförmig, um einen
im Wesentlichen zylinderförmigen
Metallgussstrang 34 produzieren zu können. Die Innenfläche 47 der
Anschlusswand 46 ist ebenso im Wesentlichen zylinderförmig, so
dass ein ausreichend großer
Bereich für
das Reservoir 62 sowie ein Bereich zwischen dem Metallgussstrang 34 und
der Innenfläche 56 des
Flanschs 54 gebildet wird, wodurch die Dichtung entsteht
und eine angemessen dicke Beschichtung auf den Metallgussstrang 34 während dessen
Abwärtsbewegung
aufgetragen wird. Das flüssige
Glas 76 kann trotzdem eine Dichtung mit einer großen Vielfalt
transversaler Querschnitte von anderer als zylindrischer Form bilden.
Die transversalen Querschnittsformen der Innenfläche der Gussform und der Außenfläche des
Metallgussstrangs sind bevorzugterweise im Wesentlichen identisch
mit dem Querschnitt der Innenfläche
der Anschlusswand, bevorzugterweise mit der Innenfläche des nach
innen verlaufenden ringförmigen
Flansches, so dass der Bereich zwischen Metallgussstrang und Flansch
einerseits ausreichend klein ist, um ein Ansammeln von flüssigem Glas
im Reservoir zu ermöglichen,
andererseits aber auch ausreichend groß ist, damit eine Glasschicht
aufgetragen werden kann, die dick genug ist, um eine Reaktion zwischen
dem heißen
Metallgussstrang und der reaktionsfähigen Atmosphäre außerhalb
des Ofens zu verhindern. Damit der Metallgussstrang hinsichtlich
seiner Größe durch die
Passage transportiert werden kann, ist der transversale Querschnitt
der Innenfläche
der Gussform kleiner als der transversale Querschnitt der Innenfläche der
Anschlusswand.
-
Weitere
Veränderungen
können
an der Dichtung 10 und dem Ofen 12 vorgenommen
werden, die dennoch innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden
Erfindung liegen. Beispielsweise kann der Ofen 12 aus mehr
als einer Schmelzkammer bestehen, so dass das Material 72 in
einer Kammer geschmolzen und in eine separate Kammer transportiert
wird, wo sich eine Stranggießform
befindet und von wo aus die Passage zur äußeren Atmosphäre verläuft. Außerdem kann
die Passage 48 gekürzt werden,
um ihren vergrößerten Ausgangsabschnitt 61 vollständig oder
im Wesentlichen zu eliminieren. Darüber hinaus kann außerhalb
der Passage 48 ein Reservoir zur Aufnahme des geschmolzenen
Glases oder anderer Materialien ausgeformt werden, so dass ein Flüssigkeitsaustausch
zwischen Reservoir und Passage möglich
ist, wodurch geschmolzenes Material in eine Passage strömen kann,
die der Passage 48 ähnelt,
um auf diese Weise eine Dichtung zu bilden, die das Eindringen äußerer Atmosphäre in den
Ofen verhindert und das Beschichten der Außenfläche des Metallgussstrangs während des
Passierens der Passage ermöglicht.
In einem solchen Fall stünde
ein Zuführungsmechanismus
in Kommunikation mit diesem alternativen Reservoir, damit die Feststoffe
in das Reservoir gelangen und geschmolzen werden können. Folglich kann
ein alternatives Reservoir als Ort des Schmelzens des festen Materials
verwendet werden. Das Reservoir 62 der Dichtung 10 ist
jedoch einfacher und erleichtert das Schmelzen des Materials unter
Verwendung der Hitze des Metallgussstrangs, während dieser die Passage passiert.
-
Die
erfindungsgemäße Dichtung
ermöglicht eine
größere Produktivität, da eine
Länge des
Metallgussstrangs außerhalb
des Ofens abgeschnitten werden kann, während das Gießverfahren
unterbrechungsfrei weiterläuft.
Außerdem
verbessert sich der Ertrag, weil jener Teil des Metallgussstrangs,
der beim Abtrennen freigelegt wird, keine Schrumpfungen oder Lunkern
enthält
und die Unterseite des Metallgussstrangs frei von Schwalbenschwänzen ist.
Da außerdem
der Ofen nicht mit einer Rückzugskammer ausgestattet
ist, wird die Länge
des Metallgussstrangs nicht durch eine solche Kammer eingeschränkt, und
es kann ein Metallgussstrang von jeder geeigneten Länge produziert
werden. Durch die Verwendung eines geeigneten Glastyps kann die
Glasschicht außerdem
eine Schmierung für
ein künftiges Strangpressen
des Metallgussstrangs bilden. Darüber hinaus kann die Glasschicht
auf dem Metallgussstrang eine Barriere bilden, die bei einem zukünftigen Erhitzen
des Metallgussstrangs vor dem Schmieden nützlich ist, weil sie eine Reaktion
des Metallgussstrangs mit Sauerstoff oder einem anderen Bestandteil
der Atmosphäre
verhindert.
-
Zwar
wurde für
die bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Dichtung
eine Verwendung von Glaspartikeln zur Bildung der Glasschicht beschrieben,
doch können
auch andere Materialien zur Bildung der Dichtung und der Glasschicht
verwendet werden, beispielsweise Salzschmelze oder Schlacke.
-
Die
vorliegende Vorrichtung und der Prozess sind besonders nützlich für reaktionsfreudige
Metalle wie Titan, das in geschmolzenem Zustand außerhalb der
Brennkammer sehr schnell mit Atmosphäre reagiert. Das Verfahren
ist jedoch für
jede Klasse von Metallen geeignet (beispielsweise auch für Superlegierungen),
wenn eine Barriere benötigt
wird, um die äußere Atmosphäre außerhalb
der Schmelzkammer zu halten um zu verhindern, dass das geschmolzene Metall
dieser Atmosphäre
ausgesetzt wird.
-
Bezugnehmend
auf die 8, wird nun der Ofen 12 ausführlicher
beschrieben. Der Ofen 12 ist in einer angehobenen Position über einem
Boden 81 einer Produktionsstätte oder einer ähnlichen
Einrichtung dargestellt. In der Innenkammer 16 des Ofens 12 befindet
sich eine weitere Wärmequelle
in der Form einer Induktionsspule 82, die unterhalb der Gussform 20 und
oberhalb der Anschlusswand 46 verläuft. Die Induktionsspule 82 begrenzt
die Länge der
Strecke, die der Metallgussstrang 34 innerhalb der Passagenwand 46 auf
seinem Weg in Richtung der Passage zurücklegt. Folglich begrenzt während des
Betriebs die Induktionsspule 82 den Metallgussstrang 34 und
verläuft
angrenzend an die äußere Peripherie
des Metallgussstrangs, um die Temperatur des Metallgussstrangs 34 auf
ein Niveau zu regeln, das für
seinen Eintritt in die Passage, in der sich das Schmelzbad befindet,
gewünscht
ist.
-
Auch
in der Innenkammer 16 befindet sich eine Kühlvorrichtung
in der Form einer wassergekühlten
Leitung 84, die als Teil des Kühlkreislaufs 66 des
Zuführmechanismus
oder Spenders des Partikelmaterials dazu dient, ein Schmelzen des
Partikelmaterials im Kreislauf 66 zu verhindern. Die Leitung 84 ist
im Wesentlichen ringförmig.
Sie verläuft
vom Metallgussstrang 34 nach außen und kommt in Kontakt mit
dem Kreislauf 66, um eine Wärmeübertragung zwischen der Leitung 84 und
dem Kreislauf 66 zu ermöglichen,
so dass der beschriebene Kühleffekt eintritt.
-
Der
Ofen 12 umfasst außerdem
einen Temperatursensor in der Form eines optischen Pyrometers 86 zum
Messen der Wärme
an der äußeren Peripherie
des Metallgussstrangs 34, und zwar an einem Wärmemesspunkt 88,
der sich zwischen der Induktionsspule 82 und oberhalb der
Anschlusswand 46 befindet. Der Ofen 12 umfasst
darüber
hinaus ein zweites optisches Pyrometer 90 zum Messen der Temperatur
an einem anderen Wärmemesspunkt 92 der
Anschlusswand 46, wodurch mit dem Pyrometer 90 die
Temperatur des Schmelzbads innerhalb des Reservoirs 62 gemessen
werden kann.
-
Außerhalb
und unter der Bodenwand der Kammerwand 14 umfasst der Ofen 12 ein
Gussblockantriebssystem oder einen Hebemechanismus 94, einen
Trennmechanismus 96 und einen Entnahmemechanismus 98.
Der Hebemechanismus 94 ist so konfiguriert, dass er auf
Wunsch den Metallgussstrang 34 anheben, absenken oder anhalten
kann. Der Hebemechanismus 94 umfasst erste und zweite Hebewalzen 100 bzw. 102,
die sich in einem bestimmten seitlichen Abstand zueinander befinden und
in unterschiedlichen Richtungen gedreht werden können, wie durch die Pfeile
A und B angegeben ist, so dass die verschiedenen Bewegungen des
Metallgusses 34 möglich
sind. Der Abstand der Walzen 100 und 102 entspricht
folglich in etwa dem Abstand des beschichteten Metallgussstrangs
und der Kontaktschicht 78 während des Betriebs. Der Trennmechanismus 96 befindet
sich zwischen den Walzen 100 und 102 und ist so
konfiguriert, dass er den Metallgussstrang 34 und die Beschichtung 78 trennt.
Beim Trennmechanismus 96 handelt es sich in der Regel um
einen Schneidbrenner, jedoch können
auch andere geeignete Trennmechanismen genutzt werden. Der Entnahmemechanismus 98 umfasst
eine erste und eine zweite Entnahmewalze 104 bzw. 106,
die sich ähnlich
den Walzen 100 und 102 in einem bestimmten seitlichen
Abstand zueinander befinden und auf ähnliche Art und Weise mit der
Beschichtung 78 des beschichteten Metallgussstrangs in
Eingriff kommen, wenn dieser sich zwischen ihnen bewegt. Die Walzen 104 und 106 können in
unterschiedlichen Richtungen gedreht werden, wie durch die Pfeile
C und D angegeben ist.
-
Nachfolgend
werden weitere Aspekte des Betriebs des Ofens 12 unter
Bezugnahme auf die 8–10 beschrieben.
Bezugnehmend auf die 8, wird geschmolzenes Metall
in die Gussform 20 gegossen, wie weiter vorn bereits beschrieben, um
Metallguss 34 zu produzieren. Der Gussstrang 34 wird
dann entlang einer Passage von der Gussform 20 durch einen
durch die Induktionsspule 82 definierten Innenraum und
in die von der Passagenwand 46 definierte Passage nach
unten bewegt. Die Induktionsspulen 82 und 68 und
die Pyrometer 86 und 90 sind Teile eines Regelsystems,
mit dem optimale Bedingungen zur Herstellung des Schmelzbads im
Reservoir 62 geschaffen werden, um die Flüssigkeitsdichtung
und das Beschichtungsmaterial zu bilden, durch das schließlich die
Schutzbarriere 78 auf dem Metallgussstrang 34 gebildet
wird. Konkret misst das Pyrometer 86 die Temperatur an
der Stelle 88 an der äußeren Peripherie
des Metallgussstrangs 34, während das Pyrometer 90 die
Temperatur der Passagenwand 46 an der Stelle 92 misst,
um die Temperatur des Schmelzbads im Reservoir 62 einschätzen zu können. Diese
Informationen dienen zur Regelung des Stromflusses in die Induktionsspulen 82 und 68, um
die oben beschriebenen optimalen Bedingungen zu schaffen. Wenn die
Temperatur an der Stelle 88 zu niedrig ist, wird die Induktionsspule 82 mit
Strom versorgt, um den Metallgussstrang 34 zu erwärmen und die
Temperatur an der Stelle 88 in einen gewünschten
Bereich zu bringen. Wenn die Temperatur an der Stelle 88 dagegen
zu hoch ist, wird die Stromversorgung zur Induktionsspule 82 reduziert
oder abgeschaltet. Vorzugsweise wird die Temperatur an der Stelle 88 innerhalb
eines bestimmten Bereichs gehalten. Das Pyrometer 90 schätzt die
Temperatur an der Stelle 92 ein um festzustellen, ob das
Schmelzbad die richtige Temperatur hat. In Abhängigkeit von der Temperatur
an der Stelle 92 kann die Stromversorgung der Induktionsspule 68 erhöht, verringert
oder ganz abgeschaltet werden, um die Temperatur des Schmelzbads
innerhalb eines gewünschten
Bereichs zu halten. Wenn die Temperatur des Metallgussstrangs 34 und des
Schmelzbads geregelt wird, wird die wassergekühlte Leitung 84 betätigt, um
den Kreislauf 66 zu kühlen,
so dass Partikelmaterial von der Quelle 64 aus in fester
Form die Passage innerhalb der Passagenwand 46 erreicht,
so dass der Kreislauf 66 nicht aufgrund darin stattfindender Schmelzprozesse
verstopft wird.
-
Weiterhin
Bezug nehmend auf die 8, bewegt sich der Metallgussstrang
durch die Dichtung 10, um den Metallgussstrang 34 zu
beschichten, wodurch ein beschichteter Metallgussstrang entsteht, der
nach unten in die externe Atmosphäre und zwischen die Walzen 100 und 102 bewegt
wird, die mit der Oberfläche
des Metallgussstrangs in Eingriff kommen und den Strang auf eine
kontrollierte Art und Weise absenken. Der beschichtete Metallgussstrang wird
weiter nach unten bewegt, und die Walzen 104 und 106 gelangen
mit seiner Oberfläche
in Eingriff.
-
Bezug
nehmend auf die 9 schneidet der Trennmechanismus 96 dann
den beschichteten Metallgussstrang, so dass ein geschnittenes Segment
in der Form des beschichteten Gussblocks 80 entsteht. Wenn
der beschichtete Metallgussstrang das Niveau des Trennmechanismus 96 erreicht,
hat er sich auf eine Temperatur abgekühlt, bei der das Metall im
Wesentlichen nicht mehr mit der externen Atmosphäre reagiert. In der 9 ist
der Gussblock 80 in einer Position dargestellt, in der
er bereits vom Stammsegment 108 des Metallgussstrangs 34 getrennt
ist. Die Walzen 104 und 106 drehen sich dann als
Einheit von der Aufnahme- oder Trennposition, die in der 9 dargestellt
ist, nach unten in Richtung des Bodens 81, wie durch den
Pfeil E in der 10 angegeben, in eine abgesenkte
Entnahme- oder Abgabeposition, in welcher sich der Gussblock 80 in
einer im Wesentlichen horizontalen Lage befindet. Die Walzen 104 und 106 werden
dann gedreht, wie durch die Pfeile F und G angegeben, um den Gussblock 80 (Pfeil
H) so zu bewegen, dass er aus dem Ofen 12 entnommen werden
kann, so dass die Walzen 104 und 106 in die in
der 9 dargestellte Position zurückkehren können, um ein weiteres Gussblocksegment
aufzunehmen. Der Entnahmemechanismus 98 wird von der in 9 dargestellten
Gussblock-Aufnahmeposition
in die in 10 dargestellte Gussblock-Entnahmeposition
und zurück
in die in 9 dargestellte Gussblock-Aufnahmeposition
bewegt, so dass die Produktion von Metallgusssträngen 34 und ihre Beschichtung über ein
Schmelzbad unterbrechungsfrei vorgenommen werden können.
-
Nachfolgend
wird der Zuführungsmechanismus
zum Zuführen
des Feststoffpartikelmaterials entsprechend der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die 11–14 näher beschrieben. Bezug
nehmend auf 11 umfasst der Zuführungsmechanismus
einen Trichter 110, eine Zuführungskammer 112,
einen Montageblock 114, der typischerweise mittels Schweißen an der
Kammerwand 14 angebracht wurde, sowie eine Vielzahl von
Zuführungsrohren 116,
von denen jedes mit der Kühlvorrichtung 84 verbunden
ist und durch sie hindurch verläuft.
Vier Zuführungsrohre 116 sind
in der 11 dargestellt, während in
der 14 alle sechs dargestellt sind. In der Praxis
kommen in der Regel zwischen vier und acht Zuführungsrohre zum Einsatz. Diese
verschiedenen Elemente des Zuführungsmechanismus
bilden eine Zuführungsbahn,
durch die die Partikel und das feste Beschichtungsmaterial in das
Reservoir 62 transportiert werden. Der Trichter 110,
die Zuführungskammer 112 und
die Zuführungsrohre 116 sind gemeinsam
mit der Kammer 14 abgedichtet, so dass in jedem Element
dieser Vorrichtung dieselbe Atmosphäre vorliegt. Typischerweise
enthält
diese Atmosphäre
entweder Argon oder Helium und kann unter einem Vakuum stehen, beispielsweise
unter dem mit dem Einsatz von Plasmabrennern verbundenen.
-
Bezug
nehmend auf 12, umfasst ein Trichter 110 einen
Auslassanschluss, der typischerweise über ein Ventil 118 geregelt
wird. Der Auslassanschluss des Trichters 110 kommuniziert
mit einer an der oberen Wand der Kammer 112 montierten
Leitung, so dass ein in die Kammer führender Einlassanschluss 120 gebildet
wird. Für
die Verbindung zwischen dem Trichter 110 und dem Einlassanschluss 120 kommt
vorzugsweise eine kreisrunde Kupplung zum Einsatz, die als elastomerisches
Material herausgebildet sein kann, welches die Dichtung zwischen
dem Trichter 110 und der Kammer 112 aufrechterhält und gewährleistet,
dass der Trichter 110 ausgebaut und durch einen anderen
Trichter erneuert werden kann, um den Umschaltprozess während des
Nachfüllens
des Trichters 110 zu beschleunigen. Der Einlassanschluss 120 führt in einen
Behälter oder
in ein Gehäuse 124,
der bzw. das sich in der Kammer 112 befindet, die mit einer
vibrierenden Zuführungskassette 126 verbunden
ist und von einem Einlassende 128 nach oben verläuft. Ein
Rüttler 130 mit
variabler Drehzahl ist am Boden der Kassette 126 montiert,
um die Kassette in Vibrationen zu versetzen. In der Kammer 112 ist
ein Zuführungsblock 132 montiert,
der eine Vielzahl von abgeschrägten
Zuführungslöchern 134 unter
einem Auslassende 136 der Kassette 126 definiert.
Jedes Zuführungsrohr 116 umfasst
ein erstes Rohrsegment 138, das mit dem Zuführungsblock 132 verbunden
ist und über
Löcher 134 mit
dem Zuführungsblock 132 kommuniziert.
Jedes erste Rohrsegment 138 ist mit der Bodenwand der Kammer 112 verbunden
und verläuft
durch sie hindurch. Jedes Zuführungsrohr 116 umfasst
außerdem
ein zweites flexibles Rohrsegment 140, das an ein Auslassende
des ersten Segments 138 angeschlossen ist, und ein drittes
Rohrsegment 142, das an ein Auslassende des flexiblen Segments 140 angeschlossen
ist. Die flexiblen Segmente 140 kompensieren teilweise
Fehlausrichtungen zwischen dem ersten Segment 138 und dem
dritten Segment 142. Jedes Rohrsegment 142 verläuft kontinuierlich von
einem zweiten Rohrsegment 140 zu einem Auslassende über der
Abschlusswand 46 (11). Demzufolge
verläuft
durch den Block 114 eine Vielzahl von Passagen, durch welche
die Segmente 142 verlaufen. Ein weiterer Rüttler 144 ist
an der Unterseite des Blocks 114 montiert, um den Block
und die Rohrsegmente 142 zum Vibrieren zu bringen.
-
Nachfolgend
werden unter Bezugnahme auf die 13 das
Gehäuse 124 und
die Zuführungskassette 126 näher beschrieben.
Die Kassette 126 umfasst eine im Wesentlichen horizontale
Bodenwand 146 und sieben Kanalwände 148, zwischen
denen sechs Kanäle 150 definiert
werden, die jeweils vom Einlassende 128 zum Auslassende 136 verlaufen. Während die
Abmessungen der Kanäle 150 variabel sein
können,
sind sie in der beispielhaften Ausführungsform ca. einen halben
Zoll (12,7 mm) breit und einen halben Zoll hoch. Das Gehäuse 124 umfasst eine
vordere Wand 152, ein Paar mit ihr verbundene Seitenwände 154 und 156 sowie
eine Rückwand 158 (12),
die mit den Seitenwänden 154 und 156 verbunden
ist. Die Seitenwände 154 und 156 sowie
die Rückwand 158 verlaufen
abwärts
und stoßen
an die Bodenwand 146 der Kassette 126 an. Die
vordere Wand 152 ist jedoch mit einer Bodenkante 160 versehen,
die auf einer Kanalwand 148 sitzt und Öffnungen bildet, die jeweils
von der Bodenkante 160, der Bodenwand 146 und
einem Paar angrenzender Kanalwände 148 begrenzt
sind.
-
Bezug
nehmend auf die 14, wird der Kühlring 84 näher beschrieben.
Der Ring 84 weist eine kreisrunde Konfiguration auf und
ist von rohrähnlicher
Struktur, so dass er eine kreisrunde Passage 162 definiert.
Der Ring 84 begrenzt die Metallgussstückbahn, die das Metallgussstück 34 während des
Gießprozesses
passiert. Der Ring 84 verläuft relativ dicht am Gussstück 34 und
einer Oberfläche 164 der
Wand 46, um die Auslassenden 166, die an die Zuführungsrohre 116 angrenzen,
zu kühlen. Der
Ring 84 ist mit Ein- und Auslassanschlüssen 168 und 170 versehen,
die eine Zirkulation von Wasser 172 durch den Ring 84 ermöglichen.
Der Einlassanschluss 168 kommuniziert mit einer Wasserquelle 176 und
einer Pumpe 178 und pumpt das Wasser durch den Ring 84,
wie durch die entsprechenden Pfeile in der
-
14 angegeben.
In der Seitenwand des Rings 84 befinden sich eine Vielzahl
Löcher,
durch die die Zuführungsleitungen 116 mit
kleinerem Durchmesser hindurch verlaufen, so dass Wasser 172 in
direkten Kontakt mit den Zuführungsrohren 116,
angrenzend an ihre Auslassenden 166, kommen können. Jedes
an ein Zuführungsrohr 116 angrenzendes
Auslassende 166 grenzt dicht an die Oberfläche 164 der
Wand 46 an oder liegt an ihr an. Jedes Auslassende 166 und
die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 befinden
sich in einem Abstand D1 zur äußeren Peripherie 79 des
Metallgusses 34, wie in der 14 dargestellt.
Der Abstand D1 beträgt in
der Regel 1/2 bis 3/4 Zoll (12,7 bis 19,1 mm), vorzugsweise jedoch
nicht mehr als ein Zoll (25,4 mm).
-
Der
Ofen 12 ist mit einer Metallgussbahn konfiguriert, die
vom Boden der Gussform 20 nach unten und durch die Passage
der Reservoirwand 46 hindurch verläuft. Diese Bahn hat einen horizontalen Querschnitt,
der mit dem der äußeren Peripherie 79 der
Gussform 34 identisch ist, welche im Wesentlichen mit der
Querschnittsform der Innenfläche 24 der Gussform 20 identisch
ist. Demzufolge repräsentiert der
Abstand D1 auch den Abstand zwischen der Metallgussbahn und der
Innenfläche 47 der
Wand 46 sowie den Abstand zwischen der besagten Bahn und den
Auslassende 166 der Zuführungsrohre 116.
-
Das
partikelförmige
Beschichtungsmaterial ist als Material aus im Wesentlichen kugelförmigen Partikeln 74 dargestellt,
die entlang einer Zuführungsbahn
vom Trichter 110 in das Reservoir 62 transportiert
werden. Es wurde festgestellt, dass ein Soda-Kalk-Glas gut als Beschichtungsmaterial
geeignet ist, was teilweise auf seine Verfügbarkeit in Form im Wesentlichen
kugelförmiger
Partikel zurückzuführen ist.
Da die Partikel 74 entlang einer relativ langen Bahn transportiert
werden müssen,
während gleichzeitig
ihr Strom in nachgelagerte Bereiche in Richtung des Reservoirs 62 aufrechterhalten
bleiben muss, hat sich die Verwendung kugelförmiger Partikel 74 bewährt, da
dadurch der Zuführungsprozess durch
die Verbindungen 116, die sich in einem zur Aufrechterhaltung
dieses kontinuierlichen Stroms geeigneten Winkel befinden, deutlich
unterstützt
wird. Die Segmente 142 der Zuführungsrohre 116 verlaufen
entlang eines im Allgemeinen konstanten Winkels, ungeachtet der
schematischen Darstellung in der 11. Die
Partikel 74 sind zwischen 5 und 50 Mesh groß; in der
Regel schwankt ihre Größe innerhalb
einer geringeren Bandbreite, beispielsweise zwischen 8 und 42 Mesh;
10 und 36 Mesh; 12 und 30 Mesh; 14 und 24 Mesh sowie, was am ehesten
zu bevorzugen ist, zwischen 16 und 18 Mesh.
-
Nachfolgend
wird die Funktionsweise des Zuführungssystems
unter Bezugnahme auf die 11–14 beschrieben.
Zunächst
wird der Trichter 110 mit einer substanziellen Menge von
Partikeln 74 gefüllt,
und das Ventil 118 wird so positioniert, dass ein Stofffluss über den
Einlassanschluss 120 in das in der Kammer 112 befindliche
Gehäuse 124 erfolgen
kann, wie durch den Pfeil J angegeben, so dass das Gehäuse 124 teilweise
mit Partikeln 74 gefüllt
wird. Danach wird der Rüttler 130 mit
einer gewünschten
Vibrationszahl in Betrieb genommen, um die Vibrationskassette 126 und
die Partikel 74 zum Vibrieren zu bringen, so dass deren
Bewegung entlang der Kanäle 150 in
Richtung des Auslassendes 136 möglich wird, wo die Partikel 74 von
der Kassette 126 und über
Löcher 134 in
Rohrsegmente 138 fallen, wie in den 12 und 13 durch
die Pfeile K angegeben ist. Die Partikel 74 setzen ihre
Bewegung durch Rohrsegmente 140 und in die Rohrsegmente 142 in
Richtung des Blocks 114 fort, wie mit dem Pfeil L angegeben.
Der Rüttler 144 wird
so betätigt,
dass er den Block 114, die Rohrsegmente 142 und
die sie passierenden Partikel 74 zum Vibrieren bringt,
um zusätzlich
ihre Bewegung in Richtung des Reservoirs 62 zu unterstützen. Aufgrund
ihrer Kugelform können die
Partikel 74 durch die Verbindungen 116 hindurch- und
entlang den verschiedenen anderen Oberflächen der Zuführungsbahn
entlangrollen, was ihre Bewegung deutlich unterstützt.
-
Die
Partikel 74 schließen
ihre Bewegung entlang der Zuführungsbahn
ab, wenn sie die Enden 166 und die davon abgehenden Auslassrohre 116 erreichen,
wie in 14 dargestellt. Die Partikel 74 werden
in der Schmelzkammer vorgewärmt,
wenn sie die Segmente 142 passieren, was durch ihre geringere
Größe noch
verstärkt
wird. Jedoch behalten die Partikel 74 ihren festen Aggregatzustand,
bis sie über die
Enden 166 hinaus bewegt werden, um sicherzustellen, dass
die Zuführungsrohre 116 nicht
durch geschmolzenes Beschichtungsmaterial verstopft werden. Um sicherzustellen,
dass die Partikel 74 nicht innerhalb des Zuführungsrohres 116,
das an die Auslassenden 166 angrenzt, schmelzen, und um
die Integrität
der Zuführungsrohre 116 in
dieser Region sicherzustellen, wird die Pumpe 178 (14)
betrieben. Sie pumpt Wasser von einer Quelle 176 durch einen
Ring 84 über
Einlass- und Auslassanschlüsse 168 und 170,
so dass Wasser 172 in direkten Kontakt zu den Außenumfängen der
Zuführungsrohre 116 kommt,
wo sie die Passage 162 des Rings 84 passieren.
Folglich befinden sich die Partikel 74 in einem Abstand
von der äußeren Peripherie 79 des
Metallgusses 34, der noch kleiner als der Abstand D1 ist,
in einem festen Aggregatzustand. Die Partikel 74 werden
jedoch schnell geschmolzen, was hauptsächlich auf die Hitze zurückzuführen ist,
die von dem neu geformten Metallguss abgegeben wird, wobei eventuell benötigte zusätzliche
Hitze von der Spule 68 abgegeben werden kann. Die Partikel 74 werden
somit an einem Schmelzort 174 geschmolzen und an die äußere Peripherie 79 des
Metallgusses 34 und die Innenfläche 47 der Anschlusswand 46 angebunden,
und befinden sich so innerhalb des Abstands D1 der äußeren Peripherie 79 des
Metallgusses 34.
-
Demzufolge
wird mit dem Ofen 12 eine einfache Vorrichtung zum Stranggießen und
Schützen von
Metallgusssträngen
vorgestellt, die im heißen Zustand
eine hohe Reaktionsfreudigkeit mit externer Atmosphäre aufweisen,
so dass die Produktionsrate wesentlich erhöht und die Qualität des Endprodukts wesentlich
verbessert werden kann.
-
In
der vorstehenden Beschreibung wurden im Interesse einer klaren,
deutlichen, verständlichen Darstellung
bestimmte Begriffe verwendet. Daraus dürfen keine unnötigen Einschränkungen
abgeleitet werden, die über
die Anforderungen nach dem Stand der Technik hinausgehen, da diese
Begriffe ausschließlich
der Beschreibung dienen und breit auszulegen sind.
-
Die
Beschreibung und die Illustration der Erfindung sind als Beispiel
zu verstehen. Mit den exakt dargestellten oder beschriebenen Details
wird keine Einschränkung
des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Eine
Dichtung für
einen Stranggießofen
mit einer Schmelzkammer und einer darin befindlichen Gussform zum
Produzieren eines Metallgussstrangs umfasst eine Passage zwischen
der Schmelzkammer und der äußeren Atmosphäre. Wenn
sich der Gussstrang durch die Passage bewegt, wird zwischen der
Außenfläche des
Gussstrangs und der Innenfläche
der Passage ein Reservoir definiert, das flüssiges Glas oder anderes geschmolzenes
Material enthält,
um zu verhindern, dass externe Atmosphäre in die Schmelzkammer eindringen
kann. In das Reservoir transportiertes Partikelmaterial wird durch von
der Gussform abgegebene Wärme
geschmolzen, so dass geschmolzenes Material entsteht. Mit dem geschmolzenen
Material wird der Gussstrang beschichtet, wenn er sich durch die
Passage bewegt. Nach der Beschichtung verfestigt sich das geschmolzene
Material, so dass der heiße
Gussstrang vor einer Reaktion mit der äußeren Atmosphäre geschützt ist.
Vorzugsweise ist die Gussform mit einer Innenfläche ausgestattet, deren Querschnitt
einen Querschnitt der Außenfläche des
Gussstrangs definiert, wobei diese Querschnittsformen im Wesentlichen
mit der Querschnittsform der Innenfläche der Passage identisch sind.