DE1198016B - Verfahren zum Giessen von metallischen Bloecken nach dem Tuetengussverfahren - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B22d

Deutsche Kl.: 31 c -15/02;

Nummer: 1198 016 ' ' ■"'

Aktenzeichen: F 39488 VI a/31 c

Anmeldetag: 13. April 1963

Auslegetag: 5. August 1965

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von metallischen Blöcken, insbesondere aus Leichtmetallen und Leichtmetallegierungen, nach dem Tütengußveriahren.

Das vor etwa 25 Jahren zur industriellen Reife entwickelte Tütengußverfahren ist in der Schweizer Patentschrift 221 650 beschrieben worden. Über seine geschichtliche Entwicklung, seine theoretischen Grundlagen und die Praxis seiner Verwendung haben A. B eck und K. E. Mann in einem Aufsatz in der Zeitschrift »Aluminium«, 29. Jahrgang (1953), berichtet. Eine Weiterentwicklung über den dort beschriebenen Stand der Technik hinaus ist anscheinend nicht erfolgt, und neben den hochentwickelten Stranggießverfahren hat das Tütengußverfahren trotz seiner vorteilhaften Ergebnisse bis heute keine wirtschaftliche Bedeutung erlangen können.

Das Verfahren wird in der Weise durchgeführt, daß das in einer dünnwandigen Kokille, der sogenannten Tüte, deren Wandstärke zweckmäßig ein hundertstel bis ein dreißigstel des Durchmessers des herzustellenden Gußblocks beträgt, befindliche, in Blockform überzuführende flüssige Metall durch eine Relativbewegung eines Bades eines Kühlmittels und der Kokille zueinander allmählich in vertikaler Aufwärtsrichtung zur Erstarrung gebracht und daß das oberhalb des Kühlmittelspiegels in der Kokille befindliche Metall durch diese umgebende Heizungsmittel in völlig flüssigem Zustand gehalten wird. Die Kokille wird entweder auf einem absenkbaren Gestell aus einem Ofen allmählich in das Kühlmittelbad eingefahren oder der Spiegel des Kühlmittelbades wird allmählich relativ zu der feststehenden Kokille angehoben. Im ersten Falle bleibt der die Heizungsmittel enthaltende Ofen bei der Abwärtsbewegung der Kokille stehen, im letzteren Falle wird er entsprechend dem Steigen des Kühlmittelspiegels gehoben.

Die Anbringung der Heizungsmittelaggregate, die zweckmäßig elektrischer Natur sein können, in einer Heizmuffel und die Hebung und Senkung des Ofens ist umständlich. Vorzugsweise wurde auch das Heben und Senken des Ofens unabhängig vom Heben und Senken der Kokille vorgenommen, so daß zwei getrennte Hydrauliken benötigt wurden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Blöcken, insbesondere aus Leichtmetallen und Leichtmetallegierungen, nach dem Tütengußverfahren, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß während des Erstarrungsvorgangs keine Relativbewegung der Heizungsmittelaggregate und der Kokille (Tüte) zueinander stattfindet.

Verfahren zum Gießen von metallischen
Blöcken nach dem Tütengußverfahren

Anmelder:

Fa. Otto Fuchs, Meinerzhagen (Westf.)

Als Erfinder benannt:

Dr. phil. Karl Ernst Mann, Meinerzhagen

(Westf.)

Es ist zwar möglich, das Verfahren in der Weise durchzuführen, daß die Kokille mitsamt den Heizungsmittelaggregaten allmählich in das Kühlmittelbad eingefahren wird. Vorteilhafter ist es jedoch, bei feststehender Kokille und feststehenden Heizungsmittelaggregaten den Spiegel des Kühlmittelbades allmählich anzuheben, da bei einer solchen Arbeitsweise Hebe- bzw. Absenkvorachtungen für die Kokille und die Heizungsmittelaggregate überhaupt entfallen können. Die Kokille steht mit den sie umgebenden Heizungsmittelaggregaten auf einem Sockel, der in dem Kühlmittelbassin angeordnet ist. Die Erstarrung des Gießgutes erfolgt durch die Hebung des Kühlmittelspiegels mittels regelbaren Zulaufs des Kühlmittels.

Damit die zur Erstarrung zu bringende Schmelze nicht der Einwirkung von verdampftem Kühlmittel, z. B. Wasserdampf, bzw. der Luftfeuchtigkeit unterliegt, wird die Kokille zweckmäßig luftdicht mit einem Deckel verschlossen, da anderenfalls eine unerwünschte Gasaufnahme in der Schmelze erfolgen könnte.

Bei der vorzugsweisen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Anheben des Kühlmittelspiegels während des Erstarrungsvorgangs der Schmelze kann die Füllung der Tüte erfolgen, nachdem diese leer auf den Sockel im Kühlmittelbassin gestellt wurde. Danach kann gegebenenfalls eine nochmalige Entgasungsbehandlung der Schmelze, z. B. durch Chlorieren, angewendet werden, ehe der Erstarrungsvorgang eingeleitet wird.

Die Wärmezufuhr zum flüssigen Metall oberhalb der Erstarrungszone kann durch elektrische Heizungsmittel, und zwar durch eine Widerstandsheizung oder durch eine elektroinduktive Heizung erfolgen. Dabei ist es möglich, daß die unterhalb des Kühlmittelspiegels befindlichen Abschnitte von in solche

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unterteilten elektrischen Heizungsmittelaggregaten im Verlaufe des Erstarrungsvorgangs abgeschaltet werden.

Wendet man eine elektroinduktive Heizung an, so ist gleichzeitig eine Rührwirkung auf die Schmelze möglich, was sich in einer Förderung der Bildung von Kristallisationskeimen oberhalb der Erstarrungszone auswirkt. Man kann die Intensität des Rührens auf jedes gewünschte Maß bemessen, wenn man die Kombination einer Widerstandsheizung und einer elektroinduktiven Heizung vorsieht.

Ein sehr intensives Rühren durch Anwendung elektroinduktiver Heizungsmittel ermöglicht es auch, eine gleichmäßige und feine Verteilung von solchen Legierungsbestandteilen in der Schmelze zu erreichen, die bei Gießtemperatur in dieser schwer löslich bzw. unlöslich sind, wie z. B. beim Gießen von Aluminiumlegierungen mit wesentlichen Gehalten an Blei, Cadmium, Wismut und Zinn.

Die Güte der nach dem erfindungsgemäßen Ver- ao fahren erzeugten Blöcke kann dadurch verbessert werden, daß die Bildung von Gaslunkern im Block weitgehend verhindert wird; man erreicht dies, wenn der über dem Metallspiegel befindliche Raum in der Kokille während der fortschreitenden Erstarrung des «5 Gießgutes unter Vakuum oder dem tiberdruck eines inerten Gases, wie z. B. Argon, steht. Die gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung feste Anordnung der Kokille und der Heizungsmittelaggregate während des Erstarrungsvorgangs ergibt bei diesen Arbeitsweisen den besonderen Vorteil, daß Vakuum- bzw. Druckleitungen zu einem auf die Tüte aufgeflanschten Deckel nur eine geringe Flexibilität aufweisen müssen.

Das Verfahren wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher beschrieben und erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Tüte und die zugeordneten Heizungsmittelaggregate in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt;

F i g. 2 zeigt eine Tüte mit abgedichtetem Deckel und einer Rohrleitung zum Deckel.

In F i g. 1 ist auf dem Boden eines der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Kühlmittelbassins ein Sockel 1 angeordnet, auf dem die Tüte 2 steht.

Die die Tüte umgebenden elektrischen Heizungsmittelaggregate 3 bestehen aus einem massiven Kupferband, das zu einer Spule aufgewickelt ist. An dieser Kupferspule sind die nicht gezeigten Leitungen zu einem Transformator befestigt, der an das Stromnetz angeschlossen ist. Statt eines Kupferbandes können auch Kupferrohre verwendet werden, wenn eine Kühlung der Induktionsspule erforderlich ist. Falls kein induktives Rühren, sondern nur eine Beheizung der Schmelze beabsichtigt ist, kann dies durch eine bifilare Wicklung der Spule erreicht werden, die eine Aufhebung des Magnetfeldes einer Einzelspule bewirkt.

Die Tüte wird mit dem zu vergießenden Metall oder der Legierung gefüllt und darauf die Schmelze gegebenenfalls einer gewünschten Raffinationsbehandlung unterworfen. Nachdem durch die Heizungsmittelaggregate die gewünschte Gießtemperatur eingestellt ist, wird in das Kühlmittelbassin Wasser eingeleitet, das Niveau in Richtung des Pfeiles durch regelbaren Zulauf mit der gewünschten Geschwindigkeit gehoben und dadurch das in der Tüte befindliche flüssige Metall vom Boden der Tüte her allmählich zur Erstarrung gebracht. Die Fig. 1 zeigt den Erstarrungsvorgang in der Stellung, in der der Kühlmittelspiegel bis zum Niveau 4 gehoben und das flüssige Metall in der Tüte entsprechend bis zu etwa dem gleichen Niveau 5 erstarrt ist.

Nach Beendigung des Erstarrungsvorgangs wird der Strom abgeschaltet und dann das Kühlwasser abgelassen. Die Tüte wird aus den Heizungsmittelaggregaten herausgenommen und vom Block entleert.

In F i g. 2 besitzt die Tüte 2' einen Flansch 6, auf dem ein Deckel 7 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 8 luftdicht befestigt ist, z. B. mittels Schrauben 9. In den Deckel ist eine Rohrleitung 10 eingeschweißt, die über eine flexible Anschlußleitung 11 mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Vakuums oder Überdrucks verbunden ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Gießen von metallischen Blöcken, insbesondere aus Leichtmetallen und Leichtmetallegierungen, nach dem Tütengußverfahren, bei dem das in einer dünnwandigen Kokille befindliche, in Blockform überzuführende flüssige Metall durch eine Relativbewegung des Bades eines Kühlmittels und der Kokille zueinander allmählich in vertikaler Aufwärtsrichtung zur Erstarrung gebracht wird und das oberhalb des Kühlmittelspiegels in der Kokille befindliche Metall durch diese umgebende Heizungsmittel in völlig flüssigem Zustand gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß während des Erstarrungsvorgangs die Heizungsmittelaggregate und die Kokille zueinander ortsunverändert bleiben.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel des Kühlmittelbades relativ zu der feststehenden Kokille und den feststehenden Heizungsmittelaggregaten angehoben wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Widerstandsheizungsmitteln und/oder elektroinduktiven Heizungsmitteln.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der über dem Metallspiegel befindliche Raum in der Kokille während der fortschreitenden Erstarrung des Gießgutes unter Vakuum oder dem Überdruck eines inerten Gases, wie z. B. Argon, steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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