DE1262521B - Vorrichtung zum Schmelzen und Giessen von Metallen unter Vakuum oder geringem Schutzgasdruck - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

B22d

Deutsche Kl.: 31 b2 - 27/16

Nummer: 1262 521

Aktenzeichen: K 41704 VI a/31 b2

Anmeldetag: 19. September 1960

Auslegetag: 7. März 1968

Zur Erzielung hochwertiger metallischer Werkstoffe ist es bekannt, diese unter Vakuum zu erschmelzen und zu vergießen. Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen von Metallen unter Vakuum oder geringem Schutzgasdruck, bei der der Schmelztiegel und die Gießform von abdichtbaren und evakuierbaren Räumen umgeben sind.

Es ist eine Vakuum-Schmelzanlage bekannt, bei der ein kippbarer Schmelztiegel sowie mehrere auf einer drehbaren Scheibe angeordnete Gießformen in abdichtbaren Behältern untergebracht sind, die mittels Vakuumpumpen evakuierbar sind und über ein Rohr luftdicht derart miteinander verbunden sind, daß beim Kippen des Schmelztiegels der Gießstrahl durch dieses Rohr in die jeweils in Gießstellung befindliche Form gelangt.

Es ist auch eine Vakuumschmelzeinrichtung bekannt, bei der ein evakuierbarer Hochfrequenzinduktionsofen um eine waagerechte Achse schwenkbar gelagert ist und eine zweiteilige Gießform derart unmittelbar am Tiegel des Induktionsofens angeschlossen ist, daß die Schmelze bei starker Neigung des Tiegels in die Form gelangt. Im Schmelztiegel ist eine über den Badspiegel ragende und parallel zur Schwenkachse verlaufende Trennwand angeordnet, die den Tiegel in zwei Kammern unterteilt. Durch Hin- und Herschwenken des Tiegels läuft der flüssige Stahl kaskadenartig über die Trennwand von einer Kammer in die andere Kammer, wodurch die Entgasung der Schmelze gefördert wird.

Diese bekannten Vorrichtungen sind zum Schmelzen und Gießen größerer Durchsatzmengen ungeeignet, weil der apparative Aufwand sehr hoch ist und entweder das Beschicken des Schmelztiegels oder auch das schnelle Abführen der Gießformen Schwierigkeiten verursacht.

Ferner ist ein kontinuierliches Gießverfahren bekannt, bei dem frei erschmolzenes Metall über eine unter Vakuum stehende Kammer in Gießformen gegossen wird. Über der sich zunächst stark erweiternden und dann wieder trichterförmig sich verengenden Vakuumkammer ist ein Einfülltrichter angeordnet, dessen Auslauf in die Vakuumkammer relativ eng ist. Beim kontinuierlichen Zugießen der Schmelze bildet sich im Einfülltrichter ein Flüssigkeitsstopfen, der die Vakuumkammer abschließt. Der durch den Einfülltrichter in die Vakuumkammer gelangende Gießstrahl teilt sich unter der Wirkung des aus der Schmelze austretenden Gases in divergierende Einzelstrahlen auf und wird im unteren Teil der Vakuumkammer wieder zusammengefaßt.

Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen von
Metallen unter Vakuum oder geringem
Schutzgasdruck

Anmelder:

Fa. Kind & Co., 5286 Bielstein

Anmelder:

Karl Friedrich Vedder, 5252 Ründeroth

Dieses Gießverfahren ist nur im kontinuierlichen

ao Betrieb durchführbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen von Metallen unter Vakuum oder geringem Schutzgasdruck anzugeben, mit der ein kurzperiodisches Verarbeiten

as des Schmelzgutes bei relativ geringem Apparateaufwand möglich ist sowie Metalle höchster Reinheit erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung, bei der der Schmelztiegel und die Gießform von abdichtbaren und evakuierbaren Räumen umgeben sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schmelztiegel einen Bodenabstich aufweist und zwischen Tiegelboden und Gießform ein die Tiegelöffnung mit Abstand umgebendes Ausgußteil angeordnet ist, das ebenfalls von einem evakuierbaren Raum umgeben ist, in seinem oberen Teil einen den Gießstrahl aufteilenden Einsatz, z. B. eine Lochplatte, einen Lochtiegel oder Trennwände, aufweist und in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet ist.

Dadurch, daß der Gießstrahl des unter Vakuum aufgeschmolzenen Metalls durch eine Lochplatte oder einen entsprechenden Einsatz in mehrere Einzelstrahlen aufgeteilt wird, wird eine verstärkte Entgasung der Schmelze erreicht. Die Teilung des unter dem statischen Druck des Tiegelinhaltes mit hoher Geschwindigkeit abfließenden Gießstrahles bewirkt sowohl eine differenzierte Abkühlung als auch eine Oberflächenvergrößerung, die dem Austritt von Restgasen besonders entgegenkommt. Da die Lösungsmöglichkeit von Gasen bei sinkender Temperatur abnimmt, haben die Gasmoleküle bei sinkender Temperatur, großer Oberfläche und starker Bewegung der

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Dann wird eine Form 17 mit einem Einlauftrichter 74 mittels einer Bewegungseinrichtung, z. B. eines Hubbalkens oder einer Drehscheibe 75 genau unter die Mitte der Abgußvorrichtung 4 gebracht. In dieser Stellung befindet sich unter der Form 17 eine Hubbalkens oder einer Drehscheibe 75, genau unter Ausnehmung_78 in der Drehscheibe 76 unterhalb der Formen 17 durchgreift und somit die Formen 17 anheben kann.

Durch eine Hubbewegung des Stößels 77 wird die Form 17 mit dem Rande ihres Einlauftrichters 74 gegen das untere Ende des Ausgußteiles 80 gedrückt, das in Hubrichtung beweglich von Nasen 81 auf einen Zwischenboden 82 gehalten und von die Nasen 81 flankierenden Wangen 83 geführt ist. Das Ausgußteil 80 ist mit einer oxydkeramischen Masse 84 ausgekleidet, die im unteren Bereich des Ausgußteiles 80 trichterförmig eingestampft ist. Im oberen Drittel des Ausgußteiles 80 ist eine Lochplatte 85 vorge-

Fig. 4 eine Seitenansicht der Hub- und Senkvorrichtung für den Tiegelverschluß nach Fig..2,

Fig. 5 eine Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines- Tiegelverschlusses.

Die Schmelz- und Gießanlage gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einem Schmelzteil 1, einem darüber befindlichen Chargierteil2 und einemunterhalb des Sehmelzteiles 1 befindlichen Gießteil 3, der

Schmelze günstige Verhältnisse, die Schmelze zu verlassen.

In weiterer Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorgeschlagen, daß das Ausgußteil über eine mechanische oder hydraulische Bewegungseinrichtung heb- und senkbar ist, und der den Gießstrahl aufteilende Einsatz mit dem Schaft eines Schließkegels des Tiegels derart zusammenarbeitet, daß je nach Ausbildung des Schließkegels der Tiegel beim Anheben des Ausgußteiles geöffnet oder geschlossen wird.

In der folgenden Beschreibung werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen~näher er-' läutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Gesamtansicht der Schmelz- und Gießvorrichtung im Schnitt,

F i g. 2 eine Schnittansicht eines Tiegelverschlusses mit Ausgußteil, f. ....

F i g. 3 eine Ansicht nach der Schnittlinie ΙΧ-ΓΧ 20 sehen, in die ein konisch auslaufender Schaft 86 des von F i g. 2, - Schließkegels 14 eingesetzt ist. Bei"weiterem Anheben

der Form 17 durch den Stößel 77 wird das Ausgußteil 80 mit der Lochplatte 85 und dem Schließkegel 14 angehoben und dadurch die Tiegelöffnung 13 frei-25 gegeben, so- daß die Schmelze in die Form 17 abfließen kann. Dabei wird der Gießstrahl von der Lochplatte 85 in mehrere Einzelstrahlen geteilt und nach Passieren der Strecke 1 von der trichterförmigen Ausstampfurig 84· zu einem Strahl zusammensich einerseits aus einer Abgießvorrichtung 4 und 30 geführt,
einem Kokillen- oderTbrmenraum 5 zusammensetzt. Nach dem Abgießen einer Charge bzw. nachdem

Im Chargierteil 2 befinden sich mindestens zwei va- die im Formenraum 5 befindlichen Formen 17 gekuumdicht verschließbare Chargierhauben 6 und 7, die füllt sind, wird die Vakuumschleuse 16 geschlossen, über den Schmelzteil 1 geschwenkt werden können. indem der Schleusendeckel 70 über die zuletzt ge-Das Schmelzteil 1 ist von einem wassergekühlten 35 füllte Form 17 von der Hubvorrichtung 76 gegen die Mantel 8 aus V2A-Stahl umgeben, in dessen -Innern - Decke 87 des Formenraumes 5 und die Dichtung 88 eine Induktionsspule 9 sowie ein magnetisch gut lei- gedrückt wird und der Raum 5 geflutet wird. Antendes Futter 10 angeordnet ist, die einen Schmelz- schließend können die Formen 17 nach Öffnen des tiegel 11 umfassen. Der Boden 12 des Schmelztiegels Deckels 89 mittels einer Hubvorrichtung 90, 91, die 11 ist trichterförmig ausgebildet und hat in seiner 40 der Hubvorrichtung 76,77 entspricht, aus dem For-Mitte eine -Öffnung 13, die durch einen Schließkegel menraum 5 gedrückt werden.

Das Schmelzteil 1 ist zur Überwachung des Schmelzprozesses mit einer Teleoptik 92 und einer Temperaturmeßeinrichtung 93 ausgerüstet.

Die unter dem Tiegel Il angeordnete Abgußvorrichtung 80 ist von unten mit den Nasen 81 bajonettverschlußartig durch den Zwischenboden 82 gesteckt und wird von den auf dem Zwischenboden 82 befestigten Wangen 83 geführt. Der Schließkegel 14 ist teiles 1 gegen den Raum 5 ermöglicht und dann ge-* 50 mit seinem Schaft 86 von oben durch die Tiegelöffnet wird, wenn die Schmelze in die Kokillen 17 öffnung 13 gesteckt und das konische untere Teil des abgegossen wird. ' Schaftes 86 in eine entsprechende Ausnehmung der

Zum Evakuieren stehen der Schmelztiegel 11, der Lochplatte 85 gesetzt. Der Schaft 86 ist vorteilhafter-Formenraum 5 mit Abgießvorrichtung 4 sowie die weise als dünnwandiges, oxydkeramisches Rohr 86' über dem Schmelztiegel befindliche Chargierhaube 6 55 (vgl. Fig. 5) ausgebildet, das mit Molybdän, Wolfram über Anschlüsse 18,19 und 20 mit Vakuumpumpen oder einem ähnlichen Schwermetall in Pulver- oder in Verbindung.

Soll die im Schmelztiegel 11 aufgeschmolzene Charge in die im Kokillenraum 5 befindlichen Kokillen oder Formen 17 abgegossen werden, so wird der Raum 5 evakuiert und die entsprechend der oberen Vakuumschleuse 15 aufgebaute untere Vakuumschleuse 16 geöffnet, indem bei Druckgleichheit zwischen Abgießvorrichtung 4 und dem Formenraum 5 der Schleusendeckel 70 automatisch aufspringt und die Schleusenplatte 71 um die Achse 72 um 180° gedreht wird, so daß die Schleusenöffnung 73 zentrisch unter der Tiegelmitte liegt.

14 verschließbar ist. Über dem Schmelzteil 1 ist eine Vakuumschleuse 15 angeordnet, die es ermöglicht, einerseits den Schmelztiegel 11 vakuumdicht zu verschließen und andererseits unter Vakuum eine Verbindung zwischen Schmelztiegel 11 und der Chargierhaube 6 herzustellen. Eine zweite Vakuumschleuse 16 ist im oberen Teil des Formenraumes 5 angeordnet, die einen vakuumdichten Verschluß des Schmelz-

Stabform gefüllt ist und mit dem vorgesinterten Schließkegel 14 zusammengefügt und gesintert ist, so daß ein kompaktes Stück entsteht.

Durch das hohe spezifische Gewicht der Schwermetalleinlage schwimmt ein solcher Schließkegel beim Gießvorgang nicht auf. Auch hinsichtlich der Wärmewechselbeständigkeit zeigt ein solcher Schließkegel 14, 86 günstige Werte.

Ein Auswechselndes Schließkegels 14, 86 bei heißem aber leerem Schmelztiegel 11 ist über die Chargierhaube 6 mittels einer besonderen Zange auch unter Aufrechterhaltung des Vakuums möglich. Diese

besondere Zange ist zweckmäßigerweise an den Spannklauen 47 anbringbar und wird von diesen betätigt.

Die Länge »L« des eingestampften Gießtrichters 84 ist für die differenzierte Abkühlung und der damit verbundenen Nachentgasung der Schmelze entscheidend. Die auf dem Gießtrichter 84 aufgesetzte Lochplatte 85 kann mit einem Einlaufrohr 110 aus einem Stück bestehen.

In den F i g. 2, 3 und 4 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Tiegelverschlusses und des Gießtrichters dargestellt. Wie im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist im Mantel des Ausgußteils 80 ein Gießtrichter 84 eingestampft. Über diesem Gießtrichter 84 ist ein hohlzylindrischer Formkörper 120 eingesetzt, der radial verlaufende Trennwände 121 aufweist, die ihrerseits einen von unten in die Tiegelöffnung 13 einschiebbaren Schließkegel 122 tragen. Das Ausgußteil 80 stützt sich mit seinen Nasen 81 auf Hubkurven 123 ab, die auf einer über Kugeln 124 auf dem Zwischenboden 82 gelagerten Drehscheibe 125 befestigt sind.

Durch Drehen der Scheibe 125 mittels einer vakuumdicht von außen eingeführten Gelenkstange 126 wird das Ausgußteil 80 mit dem Schließkegel 122 gehoben und gesenkt, so daß der Tiegel 11 geschlossen oder geöffnet wird. Dabei verhindern Anschläge 127 und 128 ein Mitdrehen des Ausgußteiles 80.

In F i g. 5 wird das Ausgußteil 80, das mit einem Bund 130 versehen ist, mittels einer hydraulischen Hubvorrichtung angehoben oder abgesenkt. Diese Hubvorrichtung besteht im wesentlichen aus einem ringförmigen Federbalg 131 in dem zum Anheben ein Druckmittel eingepreßt wird. Stützwände 132 und 133 dienen zur Führung des Hubringes 134, der gegen den Bund 130 des Ausgußteiles 80 drückt.

F i g. 5 zeigt im vergrößerten Maßstab den Schließkegel 14 gemäß Fig. 1, der mit einem rohrförmigen Schaft 86' versehen ist, der eine Füllung 135 aus Wolfram, Molybdän od. dgl. trägt. Das untere Ende 136 des Schaftes 86' ist konisch ausgebildet und greift in eine entsprechend ausgebildete Ausnehmung der Lochplatte 85 ein.

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmelzen und Gießen von Metallen unter Vakuum oder geringem Schutzgasdruck, bei der der Schmelztiegel und die Gießform von abdichtbaren und evakuierbaren Räumen umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelztiegel (11) einen Bodenabstich (13) aufweist und zwischen Tiegelboden und Gießform (17) ein die Tiegelöffnung (13) mit Abstand umgebendes Ausgußteil (80) angeordnet ist, das ebenfalls von einem evakuierbaren Raum umgeben ist, in seinem oberen Teil einen den Gießstrahl aufteilenden Einsatz, eine Lochplatte (85), einen Lochtiegel oder Trennwände (121) aufweist und in seinem unteren Teil trichterförmig ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgußteil (80) über eine mechanische (123 bis 125) oder hydraulische Bewegungseinrichtung (76, 77, 131 bis 134) heb- und senkbar ist und der den Gießstrahl (85) aufteilende Einsatz (85 bzw. 121) mit dem Schaft (86) eines Schließkegels (14, 122) des Tiegels (11) derart zusammenarbeitet, daß je nach Ausbildung des Schließkegels (14 bzw. 122) der Tiegel (11) beim Anheben des Ausgußteiles (80) geöffnet oder geschlossen wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden des Formenraumes (5) senkrecht unter der Tiegelöffnung (13) eine Hubvorrichtung (76) angeordnet ist, die zum Anheben und Andrücken der Formen (17) gegen das Ausgußteil (80) und Öffnen des Schließkegels (14) dient.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Formenraum (5) in an sich bekannter Weise eine mehrere Formen (17) tragende Drehscheibe (75) angeordnet ist, die auf einem senkrecht unter der Tiegelöffnung (13) verlaufendem Radius stehende Formen trägt und Ausnehmungen (78) unter den Formenböden aufweist, durch die der Hubstößel (77) der Hubvorrichtung (76) beim Anheben der Formen hindurchgreift.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 077 834;

britische Patentschrift Nr. 313 856;

französische Patentschriften Nr. 1184 467,
577, 996 836;

Journal of the Iron and Steel Institute (1959), März, S. 265.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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