DE1949982B1 - Elektromagnetische Foerderrinne zur Entnahme von fluessigem Metall aus Schmelz- oder Warmhaltegefaessen sowie Verfahren zum Betrieb einer solchen Foerderrinne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Förderrinne zur Entnahme von flüssigem Metall aus einem Schmelz- oder Warmhaltegefäß mit einem schrägen mit seinem unteren Ende in das Schmelz- oder Warmhaltegefäß übergehenden Rinnenkörper und einem Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wanderfeldes, durch dessen Wirkung das flüssige Metall im Rinnenkörper in offener Strömung gegen die Schwerkraft bewegt wird.

Solche elektromagnetischen Förderrinnen sind z.B. aus den deutschen Patentschriften 1286701 und 1 291061 bekannt. Sie", werden z. B. vorteilhaft in automatisierten Gießereien verwendet, in denen z. B. periodisch in konstanten zeitlichen Abständen eine möglichst genau dosierte Metallmenge vergossen werden soll. Die Chargierung des Metalls in den Schmelz- oder Warmhalteofen erfolgt dabei in wesentlich größeren und meist ungleichen zeitlichen Abständen, so daß das Niveau des Metallbades im Schmelz- oder Warmhaltegefäß während des Betriebes größeren Schwankungen unterworfen ist. Um trotz des unterschiedlichen Badniveaus die abgegebenen Metallmengen konstant zu halten, wird gemäß der deutschen Patentschrift 1286701 ein Wanderfeldinduktor verwendet, der durch eine Abzapfung in seiner Länge unterteilt ist, wobei mittels des ersten Induktorteils während der gesamten Betriebszeit das flüssige Metall unabhängig vom Niveau des Metallbades auf dasselbe vorgegebene Rinnenniveau vorgefördert wird, von wo aus durch zusätzliches Einschalten des zweiten Induktorteils während einer vorgegebenen Zeitspanne jeweils eine im wesentlichen konstante Metallmenge aus der Rinne herausgefördert wird.

Bei einer anderen, aus der deutschen Patentschrift 1291061 bekannten Förderrinne ist auf einem bestimmten Rinnenniveau, welches höher als das höchste Badniveau liegt, in der Rinne eine Tauchelektrode angeordnet. Nach Einschaltung des Induktors beginnt das flüssige Metall aus dem Bad in der Förderrinne hochzusteigen, erreicht die Tauchelektrode, wodurch ein Signalkreis geschlossen wird, der ein Zeitrelais anstößt, nach dessen Ablauf die Abschaltung des Induktors erfolgt.

Bei allen diesen Verfahren wird vorausgesetzt, daß — zumindest im oberen Teil der Rinne — die durch eine vorgegebene Feldstärke des Wanderfeldes erzeugte Schichtdicke der in der Rinne geförderten Metallströmung unabhängig von der Höhe des Badniveaus ist, so daß bei gleichbleibender Feldstärke in gleichen Zeiten jeweils gleiche Mengen flüssigen Metalls transportiert werden.

Die Erfahrung hat nun gezeigt, daß diese Voraussetzung um so genauer erfüllt ist, je größer der Abstand zwischen der Stelle in der Förderrinne, an der bei dem Höchstbadniveau der Metallbadspiegel am weitesten in die Förderrinne hineinreicht, und der höchsten Stelle der Förderrinne ist. Diese Erscheinung liegt darin begründet, daß aus dem Metallbad infolge der Wirkung des Wanderfeldes durch die Rinne eine Schicht flüssigen Metalls herausbefördert wird, deren Schichtdicke von der Eindringtiefe und von der Stärke des Induktorfeldes abhängt, aber, durch die Viskosität des flüssigen Metalls bedingt, an ihrer Oberfläche zusätzlich Metallmengen aus dem Metallbad herauszieht, so daß sich zwischen Bad und Rinne eine Metallschicht ausbildet, deren Dicke in Richtung auf das obere Rinnenende hin keilförmig abnimmt und sich schließlich asymptotisch einem konstanten Wert annähert.

Um sehr hohe Dosiergenauigkeiten zu erreichen, mußten daher bisher relativ lange Förderrinnen benutzt werden, bei denen an ihren am höchsten gelegenen Stellen konstante vom Badniveau unabhängige Schichtdicken praktisch schon erreicht sind. Große Baulängen von Förderrinnen sind aber aus räumlichen und aus Kostengründen nachteilig.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Förderrinne anzugeben, die auch bei kleineren Baulängen geeignet ist, unabhängig vom Badniveau im angeschlossenen Schmelz- oder Warmhaltegefäß Metalhnengen mit hoher Dosiergenauigkeit abzugeben.

Die Förderrinne gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zur oberen Begrenzung der Schichtdicke der geförderten Metallströmung zwischen dem höchsten Metallbadspiegel im Schmelzoder Warmhaltegefäß und dem höchsten Rinnenniveau im Rinnenkörper eine Blende angeordnet ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Förderrinne nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Blende im Bereich der letzten zwei Pole des Induktors am oberen. Rinnenende, angebracht ist.

Nach einer vorteilhaften Variante der Erfindung ist die Höhe des Blendenquerschnitts einstellbar und/ oder die Lage der Blende in Längsrichtung des Rinnenkörpers verstellbar.

Zur Verhinderung der Bildung einer Oxydhaut sind gemäß einer weiteren Erfindungsvariante beiderseits der Blende Vorrichtungen zur Beheizung der Metallströmung vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist schließlich der Betrieb der Förderrinne dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich der von der Blende abfließenden Metallströmung die Feldstärke des elektromagnetischen Wanderfeldes so hoch gewählt wird, daß hinter der Blende praktisch kein Rückstau des flüssigen Metalls mehr auftritt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Abbildungen näher erläutert.

In Abb. 1 ist ein Schmelz- oder Warmhalteofen mit anschließender Förderrinne schematisch im Schnitt dargestellt. Das Ofengefäß 1 geht in einen schräg zur Horizontalen angeordneten Rinnenkörper 2 über, unter dem als Induktor zur Erzeugung ernes Wanderfeldes eine Statorwicklung 3 eines Drehstromlinearmotors angeordnet ist. Diese Statorwicklung 3 wird über ihre mit 4 angedeuteten Anschlüsse von einer in der Abbildung nicht dargestellten, vorzugsweise regelbaren Drehstromquelle gespeist.

Tm Ofengefäß I befindet sich eine Menge flüssigen Metalls 5, wobei der Metallspiegel 6 in den unteren Teil des Rinnenkörpers 2 hineinreicht. Ein in der Statorwicklung 3 fließender Drehstrom erzeugt ein in Richtung des Pfeils 7 fortschreitendes elektromagnetisches Wanderfeld, welches im Rinnenkörper 2 der Förderrinne eine offene Strömung 8 flüssigen Metalls hervorruft.

Im Rinnenkörper 2 ist zwischen der Stelle, an der der höchstmögliche Metallbadspiegel 6 am weitesten in die Rinne hineinreicht und der höchsten Stelle 9 der Förderrinne erne Strömungsblende 10 angebracht, deren Einzelheiten aus A b b. 2, die einen

Schnitt durch die Förderrinne gemäß der Linie I-I (Abb. 1) zeigt, näher zu erkennen sind.

Die Blende 10 weist ein kastenartiges Blendengehäuse 11 auf, welches in eine rechteckige Flanschplatte 12 übergeht, mittels der sie in einer Öffnung der Rinnenabdeckung 13 montiert ist. Das Blendengehäuse 11 ist an seiner Innenseite mit einer feuerfesten Masse ausgekleidet. Der Blendenschieber besteht aus einem feuerfesten Stein 14, der über eine Halterung 15 und einem Schraubbolzen 16 in einem Auge 17 des Blendengehäuses'11 gelagert und an ihm mittels der Stellschraube 18 und einer Kontramutter 19 fixiert ist. Durch entsprechende Einstellung von Kontramutter und Stellschraube kann der Biendenstein 14 in seiner Höhe verstellt und dadurch die Höhe h der Blendenöffnung in weiten Grenzen variiert: werden.

Um eine Verkeilung des Blendensteins 14 an den schrägen Seitenwänden 20 der feuerfesten Auskleidung 21 des Rinnenkörpers 2 zu vermeiden, sind in der Auskleidung 21 Nuten 22 vorgesehen, in welche der Blendenstein 14 mit seinen Seitenflächen ungehindert eintauchen kann.

Aus Abb. 2 ist ferner noch die Anordnung des Stators des Drehstromlinearmotors mit seinem Blechpaket 23 und den Wickelköpfen 24 der Statorwicklung zu erkennen.

Um die Bildung einer Oxydhaut auf der Metallströmung in der Nähe der Blende zu verhindern, sind beiderseits des Blendensteins 14, durch das Blendengehäuse 11 gehaltert, Heizwicklungen 25 (A b b. 1) zur Beheizung der Metallströmung vorgesehen.

Zur Verstellung der Lage der Blende in Längsrichtung des Rinnenkörpers 2 sind in der Rinnenabdeckung mehrere Öffnungen 13 vorgesehen, von denen jeweils eine die Blende aufnimmt, während die anderen durch Deckelelemente 26 verschlossen sind.

Die Wirkung der Blende in der Förderrinne ist nun folgende: .

Die Schichtdicke der Metallströmung in der Förderrinne hängt in erster Linie von der Stärke und der Eindringtiefe des auf das flüssige Metall in der Rinne wirkenden Drehstromwanderfeldes ab. Infolge der Viskosität des flüssigen Metalls werden von der von diesem Feld geförderten Metallschicht zusätzliche Metallmengen aus dem Metallbad herausgezogen, wodurch sich eine Metallschicht ausbildet, die sich — ausgehend von der Stelle, an der der Metallbadspiegel 6 am weitesten in den Rinnenkörper 2 hineinreicht — keilförmig verringert.

Die durch diese zusätzlich mitgezogenen Metallmengen bedingte ungleichförmige. Erhöhung der Schichtdicke ist dabei von dem jeweiligen Niveau des Badspiegels 6 im Ofengefäß 1 abhängig. Bei relativ kurzen Förderrinnen, wie z.B. gemäß Abb. 1. reicht diese Erhöhung der Schichtdicke bis zur hoch- sten Stelle 9 der. Förderrinne, so daß durch diese störende Schichtdickenerhöhung, abhängig vom Niveau des Badspiegels 6 im Ofengefäß 1, verschieden große Metallmengen gefördert werden. Die Wirkung der Blende besteht nun darin, die infolge der Viskosität, des flüssigen Metalls mitgezogenen Metallmengen von der durch die Wirkung des Feldes gegen die Schwerkraft bewegten Schicht flüssigen Metalls abzustreifen. Die Lage der Blende längs des Rinnenkörpers und der an eine bestimmte Lage der Blende angepaßte ,Feidstärkenbereich des Wanderfeldes werden so gewählt, daß alle durch die Blende beförderten Metallmengen von der Blende weggeführt werden, d. h., daß kein flüssiges Metall durch die Blende wieder zurückfließt. Um dieses zu erreichen, ist die Blende vorteilhaft im Bereich der letzten zwei Pole der .Statorwicklung am oberen Rinnenende angeordnet. Vorzugsweise kann die Blende auch an der Stelle des höchsten Rinnenniveaus liegen, in welchem Fall es auch unabhängig von der Höhe der Feldstärke sichergestellt ist, daß kein Metallrückfluß durch die Blende erfolgt.

Die Einstellung der Blendenhöhe wird so vorgenommen, daß hinter der Blende kein Rückstau des flüssigen Metalls stattfindet, was durch das Fehlen einer sogenannten Deckwalze auf der" Metallströmung hinter der Blende gekennzeichnet ist.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Förderrinne zur Entnahme von flüssigem Metall aus einem Schmelzoder Warmhaltegefäß mit einem schrägen mit seinem unteren Ende in das Schmelz- oder Warmhaltegefäß übergehenden Rinnenkörper und einem Induktor zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wanderfeldes, durch dessen Wirkung das flüssige Metall im Rinnenkörper in offener Strömung gegen die Schwerkraft bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß — zur oberen Begrenzung der Schichtdicke der geförderten Metallströmung — zwischen dem höchsten Metallbadspiegel im Schmelz- oder Warmhaltegefäß (1) und der Stelle des höchsten Pvinnenniveaus (9) im Rinnenkörper (2) eine Blende angeordnet ist.

2. Elektromagnetische Förderrinne nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende im Bereich der letzten zwei Pole des Induktors (3) am oberen Rinnenende angeordnet ist.

3. Elektromagnetische Förderrinne nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (Ii) des Blendenquerschnitts einstellbar ist.

4. Elektromagnetische Förderrinne nach Anspruch 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Blende in ihrer Lage in Längsrichtung des Rinnenkörpers verstellbar ist.

5. Elektromagnetische Förderrinne nach Anspruch 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Blende Vorrichtungen (25) zur Beheizung der Metallströmung vorgesehen sind.

6. Verfahren zum Betrieb einer Förderrinne gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich der von der Blende abfließenden Metallströmung die Feldstärke des elektromagnetischen Wanderfeldes so hoch gewählt wird, daß hinter der Blende praktisch kein Rückstau mehr auftritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen COPY