DE19504415A1 - Warmhalteofen für eine Metallschmelze und Verfahren zur Aufnahme von Metallschmelze in einem derartigen Ofen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze und ein Verfahren zur Aufnahme der Metall­ schmelze in einem derartigen Ofen.

In Fig. 6, auf die bereits jetzt Bezug genommen wird, ist ein herkömmlicher Warmhalteofen gezeigt. Dabei bildet ein Ofengehäuse 68 eine Aufnahmekammer für die Metallschmelze. Durch einen Gußblockeingangskanal 72, der in einer oberen Wandung 61 des Ofengehäuses 68 ausgebildet ist, wird ein Gußblock der Aufnahmekammer zugeführt, die ihrerseits durch eine Heizung 63 erwärmt ist, um das Metall aufzuschmelzen. Die Metallschmelze wird auf einer vorgegebenen konstanten Temperatur gehalten. Der Spiegel 64 der Metallschmelze wird von der Heizung 63 ferngehalten, so daß dieser eben bleibt. Darüberhinaus ändert sich der Spiegel 64 der Metallschmel­ ze, wenn ein Teilvolumen aus der Aufnahmekammer abgezogen wird, so daß eine Luftschicht über dem Spiegel der Metall­ schmelze gebildet wird. Eine Rühreinrichtung 65 ist vorge­ sehen, die die Metallschmelze umrührt und durch ihren End­ abschnitt Inertgas oder sogenanntes Durchperlungsgas zur Verminderung des Wasserstoffgases einbringt, das sich in der Metallschmelze gebildet hat. Die Metallschmelze, aus der Verunreinigungen wie Oxide im wesentlichen entfernt wurden, strömt zwischen Hindernissen in Pfeilrichtung 67 hin zu einem Auslaßkanal.

Bei dem herkömmlichen Warmhalteofen werden die in der Me­ tallschmelze entstandenen Oxide manuell durch eine Ofenbe­ dienperson entfernt, was vergleichsweise aufwendig ist. Da­ zu kommt, daß es relativ schwierig ist, die Oxide vollstän­ dig zu entfernen, so daß die Gußteile mit Oxiden verunrei­ nigt werden können, was zu einer Verringerung der Qualität führt. Darüberhinaus ist die Heizung derart angeordnet, daß die Metallschmelze indirekt erwärmt wird, was zu Wärmever­ lusten führt.

Demgegenüber liegt der Erfindung grundsätzlich die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwin­ den.

Eine weitere Aufgabe ist darin zu sehen, ein Verfahren und einen Warmhalteofen zur Warmhaltung von Metallschmelze zur Verfügung zu stellen, die derart ausgebildet sind, daß in der Metallschmelze enthaltene Verunreinigungen entfernt werden können und somit die Herstellung von hochreiner Me­ tallschmelze ermöglicht ist.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Warmhalteofens durch die Merkmale der Patentansprüche 1, 18, 19, bzw. 25 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Patent­ anspruchs 26 gelöst.

Demgemäß wird durch die Erfindung ein Warmhalteofen ge­ schaffen, der ein Ofengehäuse hat, das eine Aufnahmekammer für Metallschmelze definiert. Im Ofengehäuse ist ein Durch­ laß ausgebildet, der in die Aufnahmekammer mündet. Des wei­ teren hat der erfindungsgemäße Warmhalteofen eine obere Ofenwandung, die gemeinsam mit dem Ofengehäuse die Aufnah­ mekammer bildet, wobei die obere Ofenwandung eine geneigte Wandfläche hat, die der Metallschmelze ausgesetzt ist, wenn die Aufnahmekammer bis zu einem vorgegebenen Pegel mit Me­ tallschmelze gefüllt ist.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Heizeinrichtung zur Erwärmung der in dem Aufnahmeraum zurückgehaltenen Metallschmelze auf eine vorgegebene Tempe­ ratur vorgesehen. Die Heizeinrichtung ist der Metall­ schmelze ausgesetzt und kann als Brenner oder elektrische Heizung ausgebildet sein.

Des weiteren kann eine Inertgaserzeugungsvorrichtung vorge­ sehen sein, mit der der in dem Aufnahmeraum befindlichen Metallschmelze Inertgas zugeführt werden kann, um eine Oxi­ dation zu verhindern. Die Inertgaserzeugungseinrichtung ist derart angeordnet, daß das Inertgas durch den Durchlaß auf die Oberfläche der Metallschmelze aufgebracht werden kann.

Des weiteren kann eine Abdeckeinrichtung vorgesehen werden, um den Durchlaß gegenüber der Luft abzuschirmen.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin eine Rühreinrichtung vorgesehen, über die die in der Aufnahme­ kammer des Ofengehäuses enthaltene Metallschmelze umgerührt werden kann.

Mittels einer Filtereinrichtung können in der Metallschmel­ ze enthaltene Verunreinigungen ausgefiltert werden. Die Filtereinrichtung ist derart angeordnet, daß es möglich ist, die von den Verunreinigungen befreite Metallschmelze durch den Durchlaß abzuführen.

Des weiteren können eine Materialzuführeinrichtung und eine Materialschmelzeinrichtung vorgesehen werden. Die Material­ zuführeinrichtung führt durch den Durchlaß Feststoff zu. Die Materialschmelzeinrichtung schmilzt den durch die Mate­ rialzuführeinrichtung zugeführten Feststoff auf.

Darüberhinaus können noch ein Füllstandsensor und eine Guß­ blockversorgungseinrichtung vorgesehen werden. Der Füll­ standssensor liefert ein Füllstandssignal, wenn der Aufnah­ meraum bis zu einem vorgegebenen Pegel mit Schmelzmaterial gefüllt ist. Die Gußblockversorgungseinrichtung fördert ei­ nen Gußblock ,durch den Durchlaß in die Aufnahmekammer und steht in Wirkverbindung mit dem Füllstandssignal des Füll­ standssensors, um die Zuführung des Gußblocks zu unterbin­ den.

Zusätzlich kann noch eine Abscheideeinrichtung für Verun­ reinigungen vorgesehen sein, mit der Verunreinigungen von der Oberfläche der Metallschmelze entfernt werden können. Die Abscheideeinrichtung für Verunreinigungen hat ein Ab­ streichglied, das derart bedienbar ist, daß die Metall­ schmelze abgestrichen wird, um die darin enthaltenen Verun­ reinigungen zu entfernen. Das Abstreichglied ist derart ausgebildet, daß es sich durch eine Öffnung im Ofengehäuse über die Oberfläche der Metallschmelze im Bereich des Durchlasses erstreckt und daß die Verunreinigungen aus dem Ofengehäuse abgezogen werden können.

Des weiteren kann eine Materialrückführeinrichtung vorgese­ hen werden, um der Aufnahmekammer Rückführmaterial zuzufüh­ ren.

Die Aufnahmekammer hat eine Vielzahl von Böden, die in ei­ nem unterschiedlichen Niveau zueinander angeordnet sind.

Mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze vorge­ schlagen, mit einem Ofengehäuse, in dem eine erste Aufnah­ mekammer für Metallschmelze ausgebildet ist, der ein Guß­ block zugeführt wird, mit einer zweiten Aufnahmekammer für Metallschmelze, die in dem Ofengehäuse ausgebildet ist und die zu der ersten Aufnahmekammer für Metallschmelze führt und mit einem vorspringenden Abschnitt, der zwischen den Böden der ersten und zweiten Aufnahmekammer für Metall­ schmelze ausgebildet ist. Der Boden der zweiten Aufnahme­ kammer für Metallschmelzen ist höher angeordnet als der Bo­ den der ersten Aufnahmekammer.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze zur Ver­ fügung gestellt, mit einem Ofengehäuse, mit einer ersten Aufnahmekammer und einer zweiten Aufnahmekammer für Metall­ schmelze, die in dem Ofengehäuse ausgebildet sind, einem zwischen der ersten und zweiten Aufnahmekammer für Metall­ schmelze ausgebildeten Hindernis und einer Fluidpassage, um die Metallschmelze, die an einem Boden der ersten Aufnahme­ kammer für Metallschmelze gehalten wird, zu der zweiten Aufnahmekammer für Metallschmelze zu leiten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Filter in der Fluidpassage vorgesehen, um in der Metallschmelze enthal­ tene Verunreinigungen auszufiltern.

Darüberhinaus ist ein Durchlaß für die Metallschmelze und eine Abdeckung vorgesehen. Der Durchlaß ist in dem Ofenge­ häuse ausgebildet und ist mit dem zweiten Aufnahmeraum für Metallschmelze verbunden. Die Abdeckung ist vorgesehen, um den Durchlaß für die Metallschmelze abzudecken.

Des weiteren kann eine dritte Aufnahmekammer für die Me­ tallschmelze vorgesehen werden, die mit der zweiten Aufnah­ mekammer für Metallschmelze verbunden ist und in die ein Gußblock gefördert wird. Die dritte Aufnahmekammer für Me­ tallschmelze hat einen Boden, der höher angeordnet ist, als ein Boden der zweiten Aufnahmekammer für Metallschmelze. Die zweite Aufnahmekammer hat obere und untere Böden, die sich hinsichtlich ihres Niveaus voneinander unterscheiden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist in dem Ofenge­ häuse eine Aufnahmekammer für die Metallschmelze ausgebil­ det. Eine obere Ofenwandung, die gemeinsam mit dem Ofengehäuse die Aufnahmekammer bildet, hat eine obere Ofenwandung mit einer Wandfläche, die im wesentlichen der Metallschmelze ausgesetzt ist, d. h. von dieser benetzt ist. Ein Inertgasgenerator ist vorgesehen, um in der Metallschmelze enthaltenen Oxide durch das Inertgas zur Oberfläche hin zu spülen.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht schließlich vor, daß der Warmhalteofen bis zu einem vorgegebenen Pegel gefüllt wird, bei dem die obere Ofenwandung in die Metallschmelze eintaucht und daß Inertgas erzeugt wird, um die Oxide hin zur Oberfläche der Metallschmelze zu spülen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Warmhalteofen;

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungs­ beispiel eines Warmhalteofens;

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm, aus dem der unterschied der entstan­ denen Oxidmenge in der Metallschmelze zwischen ei­ nem herkömmlichen Ofen gemäß Fig. 6 und einem er­ findungsgemäßen Ofen gemäß Fig. 2 hervorgeht;

Fig. 5 ein Diagramm, aus dem der unterschied zwischen der in einem herkömmlichen Ofen gemäß Fig. 4 und einem erfindungsgemäßen Ofen gemäß Fig. 2 erzeugten Gas­ menge hervorgeht und

Fig. 6 eine Schnittdarstellung eines herkömmlichen Ofens.

In den folgenden Fig. werden für einander entsprechende Bauelemente jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Warmhalteofen 100 für Metallschmelze dargestellt. Dieser hat ein Ofengehäuse 8, eine obere Wandung 1, eine Heizung 3 und eine Rühreinrich­ tung 5. Das Ofengehäuse 8 ist aus Keramikmaterial herge­ stellt und bildet gemeinsam mit der oberen Wandung 1 einen Aufnahmeraum 9. Die obere Wandung 1 ist aus einem Material wie Sillimanit hergestellt und hat eine Nut oder einen Ein­ laß 6, durch den Gußblöcke zugeführt werden und einen Aus­ laß 4, durch den die Metallschmelze aus der Aufnahmekammer 9 abgezogen wird. Darüberhinaus werden durch den Einlaß 6 Verunreinigungen, wie Oxide, nach außen abgeführt. Wie aus der Fig. 1 hervorgeht, hat die obere Wandung 1 eine geneig­ te oder verjüngte Bodenfläche, die der Metallschmelze im Aufnahmeraum 9 ausgesetzt ist oder in diese eintaucht. Die verjüngte Bodenfläche ist derart angeordnet, daß sie mit einem dünnwandigen Endabschnitt hin zu dem Einlaß 6 weist. Die Heizung 3 und die Rühreinrichtung 5 sind durch die obere Wandung 1 in die im Aufnahmeraum 9 enthaltene Metall­ schmelze eingeführt. Die Heizung 3 hat eine äußere Wandung, die aus einem Material wie Si₃N₄ besteht. Die Rühreinrich­ tung 5 rührt nicht nur die Metallschmelze um, sondern es wird auch durch ihren Endabschnitt Inertgas eingeblasen, um den Wasserstoffgehalt in der Metallschmelze zu reduzieren. Die Einwirkung der Rühreinrichtung 5 und des daraus ausge­ stoßenen Inertgases bewirken ein Aufsteigen der Oxide und des Wasserstoffgases an die Oberfläche der Metallschmelze, die dann ihrerseits entlang der geneigten Bodenfläche der oberen Wandung 1 abgeführt und im Bereich des Einlasses 6 gesammelt werden. Die gesammelten Oxide und das Wasser­ stoffgas werden zyklisch aus dem Warmhalteofen 100 abge­ führt. Durch diese Vorgehensweise werden die Verunreinigun­ gen in einer vom Auslaß 4 entgegengesetzten Richtung gesam­ melt, so daß hochreine Metallschmelze, die keine Verunrei­ nigungen aufweist im Bereich um den Auslaß 4 erhalten wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Warmhalteofens.

Es ist ein Warmhalteofen 200 gezeigt, der dazu ausgelegt ist, um Aluminium-Gußblöcke aufzuschmelzen und diese auf einer Temperatur von etwa 650-750°C zu halten. Der Warmhal­ teofen 200 hat eine Aufschmelzkapazität von etwa 150 kg/h und ermöglicht es, etwa 1600 kg der Metallschmelze auf Tem­ peratur zu halten.

Der Warmhalteofen 200 hat ein aus Keramikmaterial herge­ stelltes Ofengehäuse 10. Durch dieses sind eine erste, zweite und dritte Aufnahmekammer 31, 32 und 33 bestimmt, in denen die Metallschmelze aufgenommen ist und die, wie aus den Fig. hervorgeht, unterschiedliche Tiefen haben. Im Ofengehäuse 10 ist auch ein Gußblock-Einlaß 30 ausgebildet, der eine hin zu einem oberen Abschnitt der ersten Aufnahme­ kammer 31 geneigte Bodenfläche 10g hat, um eine sanfte Gleitbewegung der Gußblöcke 11 in die erste Aufnahmekammer 31 hinein zu ermöglichen. In einer inneren Öffnung des Guß­ block Einlasses 30 ist eine Anschlagplatte 14 ausgebildet, die derart über einen Gußblock-Fallzylinder 26 ansteuerbar ist, daß sie vertikal angehoben werden kann, um das Hinein­ fallen der Gußblöcke in die erste Aufnahmekammer 31 zu er­ möglichen. Die Anschlagplatte 14 schließt in der Regel den Gußblock-Einlaß 30 ab, um die Metallschmelze gegenüber der Luft abzuschotten, so daß eine Oxidation und das Vermischen von Verunreinigungen mit der Metallschmelze verhindert ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, sind die Gußblöcke 11 hin­ tereinanderliegend auf der geneigten Bodenfläche 10g ange­ ordnet. Außerhalb des Gußblock-Einlasses 30 ist ein Guß­ block-Versorgungszylinder 13 angeordnet, der den außenlie­ genden Gußblock anschiebt, um den innersten Gußblock in die erste Aufnahmekammer 31 fallenzulassen.

Unterhalb des Gußblock-Einlasses 30 ist ein Gußblock-Förde­ rer 12 angeordnet, der die Gußblöcke 11 aufeinanderfolgend hin zu der Vorderseite des Gußblock-Versorgungszylinders 13 fördert. Der Gußblock-Förderer 12 hat ein Förderband, das zur Vertikalbewegung von einem Motor angetrieben ist. Auf dem Förderband sind eine Vielzahl von Mitnehmern 12a ange­ ordnet, die die manuell oder automatisch zugeführten Guß­ blöcke 11 aufnehmen.

Im Ofengehäuse 10 ist ein Brenner 25 befestigt, der Flammen in Richtung auf die Gußblöcke 11 richtet, um diese aufzu­ schmelzen, die in einem Anfangsstadium eines Aufschmelzpro­ zesses in die erste Aufnahmekammer 31 fallen. Ein Abzugska­ min 35 ist derart angeordnet, daß er mit dem Gußblock-Ein­ laß 30 verbunden ist, um die beim Aufschmelzprozeß entstan­ dene Wärme aus dem Warmhalteofen 200 abzuführen.

Ein Füllstandssensor 15 ist an einem oberen Grenzpegel 16 der Metallschmelze innerhalb der ersten Aufnahmekammer 31 angeordnet. Der Füllstandssensor 15 hat Elektroden, die derart ansteuerbar sind, daß sie ein Füllstandssignal abge­ ben, wenn die erste Aufnahmekammer 31 bis zu dem oberen Grenzpegel 16 mit Metallschmelze gefüllt ist.

Die erste Aufnahmekammer 31 hat einen vorspringenden Boden 10b, der zwischen einer Bodenfläche 10a und der zweiten Aufnahmekammer 32 ausgebildet ist. Diese hat eine Bodenflä­ che 10c, die niedriger ist als die Bodenfläche 10a der er­ sten Aufnahmekammer 31.

Eine Rühreinrichtung 18 taucht durch eine obere Ofenwandung 34 in die zweite Aufnahmekammer 32 ein. Zum Antrieb der Rühreinrichtung 18 ist ein Antriebsmotor 19 vorgesehen, um die in der zweiten Aufnahmekammer 32 aufgenommene Metall­ schmelze mit konstanter Geschwindigkeit umzurühren. Am End­ abschnitt der Rühreinrichtung 18 sind Ausnehmungen ausge­ bildet, durch die Inertgas wie Argon oder Stickstoff einge­ blasen werden kann, um das in der Metallschmelze entstandene Wasserstoffgas zu vermindern. Das Inertgas wird von außer­ halb durch eine Gasleitung zugeführt, die in der Welle der Rühreinrichtung 18 angeordnet ist.

Durch die obere Ofenwandung 34 sind ein Tauchbrenner 20 und eine elektrische Tauchheizung 21 zur Zusatzheizung in die zweite Aufnahmekammer 32 geführt.

Die obere Ofenwandung 34 hat eine geneigte Bodenfläche 10h, die von der ersten Aufnahmekammer 31 hin zur zweiten Auf­ nahmekammer 32 abfällt. Die gesamte Oberfläche der geneig­ ten Bodenfläche 10h ist unterhalb des Grenzpegels 16 der Metallschmelze angeordnet, so daß sie in die Metallschmelze eintauchen kann.

Zwischen der zweiten und dritten Aufnahmekammer 32 und 33 ist ein Hindernis 17 ausgebildet, das sich von der oberen Ofenwandung 34 bis nahe zur Bodenfläche 10c der zweiten Aufnahmekammer 32 erstreckt, so daß eine Fluidpassage 32a gebildet ist, die die erste und zweite Aufnahmekammer 32, 33 miteinander verbindet.

Die dritte Aufnahmekammer 33 hat eine Öffnung oder einen Auslaß 60, durch den die Metallschmelze zur Vorbereitung des eigentlichen Gießvorgangs aus der dritten Ofenkammer 33 abgezogen werden kann. Der Auslaß 60 ist durch eine Ab­ deckung 24 verschlossen, die durch einen nicht gezeigten Antrieb zu öffnen ist, um das Aussetzen der Metallschmelze gegenüber der Luft zu minimieren.

In die Fluidpassage 32a ist ein Filter 22 eingepaßt, durch den die in der zweiten Aufnahmekammer 32 aufgenommene Me­ tallschmelze in die dritte Aufnahmekammer 33 fließt. Der Filter 22 hat eine hohlzylindrische Aufnahme 22 und eine Keramikfilterplatte 22b, die an einem Endabschnitt der Auf­ nahme 22a befestigt ist. Die Keramikfilterplatte 22b ist derart ausgelegt, daß beim Durchströmen mit der Metall­ schmelze feine Verunreinigungen zurückgehalten werden kön­ nen. Die Keramikfilterplatte 22b ist fluiddicht an einer Umfangswandung 10d der Fluidpassage 22a befestigt. Die Auf­ nahme 22a ragt mit ihrem oberen Endabschnitt aus der Ober­ fläche der Metallschmelze heraus und wird durch eine Sei­ tenwandung 10i der oberen Ofenwandung 34 gestützt. Dies er­ möglicht ein einfaches Auswechseln des Filters 22, indem die Abdeckung 24 geöffnet und der obere Endabschnitt der Aufnahme 22a angehoben wird, ohne daß Metallschmelze aus der dritten Aufnahmekammer 33 abgezogen wird.

Die dritte Aufnahmekammer 33 hat zwei Böden: einen oberen Boden 10f und einen unteren Boden 10e, der um eine vorgege­ bene Höhe niedriger ist, als der obere Boden 10f. Im Auslaß 60 ist ein Inertgasgenerator 23 angeordnet, der Inertgas, wie Argon oder Stickstoff abgibt, um die in der dritten Aufnahmekammer 33 aufgenommene Metallschmelze gegenüber der Umgebungsluft abzuschotten. Der Inertgasgenerator 23 kann auch dazu vorgesehen sein, um das jeweilige Inertgas zu er­ zeugen, das in dem Bereich der Oberfläche der in der ersten Aufnahmekammer 31 aufgenommenen Metallschmelze vorhanden ist.

Beim Betrieb wird zunächst der Brenner 25 betätigt, um die Gußblöcke 11 aufzuschmelzen, die in die erste Aufnahmekam­ mer 31 gefallen sind. Nachdem die Gußblöcke aufgeschmolzen sind und die Metallschmelze den oberen Grenzpegel 16 er­ reicht hat, gibt der Füllstandssensor 15 ein Füllstandssi­ gnal an die Steuereinrichtung 300 ab. Diese gibt ihrerseits einen Stop-Befehl an den Gußblock-Versorgungszylinder 13 ab, um die Zufuhr von Gußblöcken 11 zu beenden. Nachdem der Pegel der Metallschmelze den oberen Grenzpegel 16 erreicht hat, wird die Metallschmelze durch den Tauchbrenner 20 auf eine vorgegebene Temperatur von etwa 650-750°C erwärmt.

Üblicherweise erfolgt die Heizsteuerung der Metallschmelze nur unter Verwendung des Tauchbrenners 20. Es ist jedoch gefährlich, den Tauchbrenner 20 dann zu benutzen, wenn die Ofenbedienperson den Warmhalteofen 200, beispielsweise an einem Feiertag, nicht beaufsichtigen kann. In diesem Fall ist es sinnvoll, die Metallschmelze durch die Elektrohei­ zung 21 anstelle durch den Tauchbrenner 20 zu erwärmen, so daß der Warmhalteofen 200 auf sichere Weise kontinuierlich betrieben werden kann. Diese Vorgehensweise ist auch zur Energieeinsparung vorteilhaft.

Die Rühreinrichtung 18 wird durch die Steuerung 300 ange­ steuert, um die Metallschmelze umzurühren und in diese Inertgas einzublasen, so daß in der Metallschmelze enthal­ tene Oxide und Wasserstoffgas zur Schmelzenoberfläche auf­ steigt. Die Oxide und das Wasserstoffgas werden dann ent­ lang der geneigten Bodenfläche 10h auf dem Pegel derjenigen Metallschmelze gesammelt, die in der ersten Aufnahmekammer 31 aufgenommen ist, und die dann durch eine automatische Abscheideeinrichtung für Verunreinigungen, die im folgenden noch eingehend erläutert wird, aus dem Warmhalteofen 200 abgeführt wird.

Die in der zweiten Aufnahmekammer 32 aufgenommene Metall­ schmelze, aus der die Verunreinigungen durch die Rührein­ richtung 18 entfernt wurden, fließt dann durch den Filter 22 zur dritten Aufnahmekammer 33, so daß die feinen Verun­ reinigungen ausgefiltert werden. Der Einsatz von Filtern in einem Ofen ist prinzipiell bekannt, es ist jedoch schwie­ rig, es in die Praxis umzusetzen, da die Filter leicht ver­ stopfen, wenn zu viele Oxide in der Metallschmelze enthal­ ten sind. Dieses Problem ist jedoch auf einfache Weise ge­ löst, indem die Metallschmelze durch den Filter 22 geführt wird, nachdem eine bestimmte Menge der Oxide - wie oben be­ schrieben - mit Hilfe der Rühreinrichtung 18 entfernt wurde.

Für den Fall, daß die Metallschmelze nach dem Durchströmen des Filters 22 immer noch feine Verunreinigungen aufweist, werden diese sich auf dem unteren Boden 10e der dritten Aufnahmekammer 33 absetzen, so daß hochreine Metallschmelze zum Auslaß 60 geführt ist. Wenn, zur Vorbereitung des Gieß­ vorgangs, Metallschmelze aus dem Auslaß 60 abgezogen wird, ist es vorteilhaft, die Abdeckung 24 zu öffnen und eine ge­ wünschte Menge derjenigen Metallschmelze abzuschöpfen, die oberhalb des oberen Bodens 10f gehalten ist. Während die Abdeckung 24 geöffnet ist, gibt der Inertgasgenerator 23 um den Auslaß 60 herum Inertgas ab, so daß die in der dritten Aufnahmekammer 33 aufgenommene Metallschmelze gegenüber der Umgebungsluft abgeschottet ist, um eine Oxidation zu ver­ hindern.

Nachdem der Abschöpfvorgang beendet ist, wird die Abdeckung 24 geschlossen, um zu verhindern, daß die Oberfläche der Metallschmelze im Bereich des Auslasses 60 der Luft ausge­ setzt wird.

Nachdem die Metallschmelze abgeschöpft wurde, wird sich der Pegel der in der ersten Aufnahmekammer 31 aufgenommenen Me­ tallschmelze gegenüber dem Füllstandssensor 15 abgesenkt haben, so daß dieser ein Aus-Signal an die Steuerung 300 abgibt. Diese gibt dann ihrerseits Gußblock-Zuführungsbe­ fehle an den Gußblock-Versorgungszylinder 13 und den Förde­ rer 12 ab, so daß zusätzliche Gußblöcke automatisch und aufeinanderfolgend zum Gußblock-Einlaß 30 gefördert werden und dann mittels des Gußblock-Versorgungszylinders 13 der ersten Aufnahmekammer 31 zugeführt werden. Dadurch kann der Pegel der in der ersten Aufnahmekammer 31 aufgenommenen Me­ tallschmelze automatisch auf einem konstanten Niveau gehal­ ten werden. Dadurch wird auch erreicht, daß Temperatur­ schwankungen in den Aufnahmekammern vermindert werden, so daß die Leistungen des Tauchbrenners 20 und der elektri­ schen Heizung 21 verringert werden können, um Energie zu sparen.

Die zusätzlich der ersten Aufnahmekammer 31 zugeführten Gußblöcke sinken auf die Bodenfläche 10a ab und sind dann der Wärme ausgesetzt, die durch die umgebende Metallschmel­ ze und den Tauchbrenner 20 zugeführt wird, so daß die Guß­ blöcke vollständig aufgeschmolzen werden. Die höher als die Bodenfläche 10c der zweiten Aufnahmekammer 32 angeordnete Bodenfläche 10a der ersten Aufnahmekammer 31 und der vor­ springende Boden 10b führen dazu, daß sich die meisten in den Gußblöcken enthaltenen Verunreinigungen auf der Boden­ fläche 10a absetzen, so daß diese daran gehindert werden, in die zweite Aufnahmekammer 32 zu gelangen.

Wie aus dem vorstehenden hervorgeht, ermöglicht das Vorse­ hen einer Vielzahl von Aufnahmekammern 31, 32 und 33 das Entfernen von unvermeidbar in Gußblöcken 11 enthaltenen Verunreinigungen in einer schrittweisen Vorgehensweise, um eine hochreine Metallschmelze zu erhalten.

Fig. 4 zeigt den Unterschied der in einer Metallschmelze entstandenen Oxide bei Anwendung eines konventionellen Ofens gemäß Fig. 6 und eines Warmhalteofens 200 gemäß Fig. 2. Das Diagramm zeigt, daß bei Verwendung eines Warmhalte­ ofens 200 der Oxidgehalt wesentlich verringert werden kann.

Fig. 5 zeigt einen Unterschied in der Gasmenge, die bei Verwendung eines konventionellen Ofens gemäß Fig. 6 und bei Verwendung des Warmhalteofens 200 in der Metallschmelze er­ zeugt wird. Das Diagramm zeigt, daß die bei Verwendung ei­ nes erfindungsgemäßen Warmhalteofens entstandene Gasmenge geringer ist, als diejenige bei Verwendung eines konventio­ nellen Ofens.

Fig. 3 zeigt eine automatische Verunreinigungs-Abscheide­ einrichtung 40, um Verunreinigungen wie Oxide, die sich an der Oberfläche der in der ersten Aufnahmekammer 31 aufge­ nommenen Metallschmelze ansammeln, zu beseitigen. Des wei­ teren zeigt die Fig. 3 eine Zuführeinrichtung 50 für Rück­ führmaterial, um Rückführmaterial, wie es beispielsweise bei einer Mehrproduktion von Gießformlingen entsteht, wie­ der zuführen zu können.

Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A in Fig. 2. Die Verunreinigungs-Abscheideeinrichtung 40 hat eine Blattfeder, an deren Ende eine Abstreichplatte 41 be­ festigt ist. Die Blattfeder wird in eine Trommel 47 aufge­ rollt. Diese ist durch eine Abstützung 48 an einem Ofenbett befestigt und derart ausgebildet, daß sie mittels eines Zy­ linders 42 verschwenkbar ist.

Im Ofengehäuse 10 ist eine Öffnung 46 ausgebildet, die zur ersten Aufnahmekammer 31 führt. Die Abstreichplatte 41 ist derart ausgebildet, daß sie teleskopförmig durch die Öff­ nung 46 in einen Raum oberhalb der in der ersten Aufnahme­ kammer 31 aufgenommenen Metallschmelze eingeführt werden kann. Die Öffnung 46 ist normalerweise durch eine Abdeckung 45 geschlossen, die in Vertikalrichtung durch eine Betäti­ gungseinrichtung oder einen Zylinder 43 angehoben werden kann, um die Abstreichplatte 41 einzuführen. Unterhalb die­ ser ist ein Behälter 44 vorgesehen, um Verunreinigungen aufzunehmen, die durch die Abstreichplatte 41 abgeschöpft wurden.

Wenn der Zylinder 43 im Betriebszustand von der Steuerein­ richtung 300 einen entsprechenden Befehl erhält, hebt er die Abdeckung 45 an, um die Öffnung 46 zu öffnen. Der Zy­ linder 42 kann von der Steuereinrichtung 300 auch angesteu­ ert werden, um die Trommel 47 etwas nach oben zu bewegen, wie es in Fig. 3 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Die Trommel 47 fährt dann die aufgerollte Blattfeder aus, um die Abstreichplatte 41 in den oberen Raum über der er­ sten Aufnahmekammer 31 einzuführen. Wenn die Blattfeder vollständig ausgefahren ist, so daß die Abstreichplatte 41 den innenliegendsten Abschnitt der ersten Aufnahmekammer 31 erreicht, fährt der Zylinder 42 seinen Betätigungskolben ein, um die Abstreichplatte 41 in Horizontalrichtung zu halten, so daß sie teilweise in die Metallschmelze in der ersten Aufnahmekammer 31 eintaucht. Die Blattfeder wird dann in das Innere der Trommel 47 aufgerollt, so daß die Abstreichplatte 41 in Richtung zur Öffnung 46 zurückbewegt wird und über die Metallschmelze in der ersten Aufnahmekam­ mer 31 streicht. Dadurch werden an der Oberfläche der Me­ tallschmelze angeordnete Verunreinigungen im Bereich der Öffnung 46 gesammelt und entlang der unteren Fläche 46a der Öffnung 46 in den Behälter 44 abgeführt. Diese Folge von Verfahrensschritten wird vorzugsweise zyklisch durchge­ führt. So kann beispielsweise ein Zeitgeber verwendet wer­ den, um die Abscheideeinrichtung 40 für Verunreinigungen automatisch in bestimmten Zeitintervallen zu betätigen.

Wie aus der Fig. 3 hervorgeht, ist die Zuführeinrichtung 50 für Rückführmaterial auf der der Abscheideeinrichtung 40 für Verunreinigungen gegenüberliegenden Seite angeordnet und hat einen Förderer 52, der an der Außenseite des Ofen­ gehäuses 10 angeordnet ist. Der Förderer 52 hat Tragbehäl­ ter 51 um Material in Richtung zu einem Einlaß 55 anzuhe­ ben, der in einer Rückwand des Ofengehäuses 10 ausgebildet ist. Nach dem Erreichen des Einlasses 55, wird der Tragbe­ hälter 51 gedreht, um das Material der ersten Aufnahmekam­ mer 31 zuzuführen.

Im Einlaß 55 ist eine Tür 54 vorgesehen, die in Vertikal­ richtung durch eine Betätigungseinrichtung oder einen Zy­ linder 53 betätigbar ist.

Um Rückführmaterial der ersten Aufnahmekammer 31 zuzufüh­ ren, wird dieses in den Tragbehälter 51 eingebracht, der in seiner Standby-Stellung im Bereich der Bodenfläche angeord­ net ist und der Förderer 52 eingeschaltet. Zusätzlich wird auch der Zylinder 53 betätigt, um die Tür 54 zu öffnen, so daß der Einlaß 55 der Luft ausgesetzt ist. Nachdem der Tragbehälter 51 in Vertikalrichtung bis in die Nähe des Einlasses 55 bewegt wurde, wird der Tragbehälter 51 ge­ dreht, um das Rückführmaterial entlang einer geneigten un­ teren Oberfläche des Einlasses 55 in die erste Aufnahmekam­ mer 31 fallen zu lassen. Danach wird der Tragbehälter 51 über den Förderer 51 zurück in seine Standby-Position im Bereich der Bodenfläche geführt. Die Tür 54 wird dann über den Zylinder 53 geschlossen. Durch diese Vorgehensweise wird das Rückführmaterial dem Warmhalteofen 200 in der ge­ wünschten Weise zugeführt. Wenn das Rückführmaterial nicht zugeführt wird, ist der Einlaß 55, wie oben beschrieben, durch die Tür 54 geschlossen, so daß das Aussetzen der Me­ tallschmelze gegenüber der Luft und eine Verunreinigung der Metallschmelze auf ein Minimum verringert ist.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorbeschriebe­ nen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern es sind auch eine Reihe weiterer Ausgestaltungen der Erfindung vorstell­ bar, ohne das Erfindungsprinzip zu verlassen.

Obwohl zum Beispiel in dem vorbeschriebenen Ausführungsbei­ spiel der Tauchbrenner 20 und die elektrische Heizung 21 in der zweiten Aufnahmekammer 32 vorgesehen sind, ist die vor­ liegende Erfindung keinesfalls auf deren Anwendung be­ schränkt. Der Tauchbrenner 20 und die elektrische Heizung 21 könnten beispielsweise auch in der ersten Aufnahmekammer 31 oder der dritten Aufnahmekammer 33 angeordnet sein. Ins­ besondere ist es möglich, zusätzliche Brenner oder Heizun­ gen innerhalb der dritten Aufnahmekammer 33 vorzusehen, um eine Feineinstellung der Temperatur der Metallschmelze vor­ zunehmen und um diese auf einem konstanten Niveau zu hal­ ten. Eine derartige Ausführungsform ist äußerst vorteilhaft für die Feineinstellung der Temperatur der Metallschmelze, da die dritte Aufnahmekammer 33 ein geringeres Volumen als die zweite Aufnahmekammer 32 hat.

Claims (26)

1. Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze, mit ei­ nem Ofengehäuse (10), in dem eine Aufnahmekammer (31, 32, 33) für die Metallschmelze ausgebildet ist, einem Durchlaß (4, 6; 30, 60), der mit der Aufnahmekammer (31, 32, 33) verbunden ist und mit einer oberen Ofen­ wandung (1, 34), die gemeinsam mit dem Ofengehäuse (10) die Aufnahmekammer (31, 32, 33) bildet, wobei die obere Ofenwandung (1, 34) eine geneigte Wandfläche (10h) hat, die der Metallschmelze ausgesetzt ist, wenn die Aufnah­ mekammer (31, 32, 33) bis zu einem vorgegebenen Pegel (16) mit Metallschmelze gefüllt ist.

2. Warmhalteofen nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung (20, 21) zum Heizen der in der Aufnahmekammer (31, 32, 33) aufgenommenen Metall­ schmelze auf eine gegebene Temperatur, wobei die Heiz­ einrichtung (20, 22) innerhalb der Metallschmelze ange­ ordnet ist.

3. Warmhalteofen gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Heizeinrichtung einen Brenner (20) hat.

4. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrich­ tung eine elektrische Heizung (21) hat.

5. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Inertgas-Erzeugungs­ einrichtung (23) zur Erzeugung von Inertgas für die Me­ tallschmelze, die in der Aufnahmekammer (31, 32, 33) aufgenommen ist.

6. Warmhalteofen nach Patentanspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Inertgas-Erzeugungseinrichtung (23) derart angeordnet ist, daß das Inertgas durch den Durchlaß (60) auf die Oberfläche der Metallschmelze richtbar ist.

7. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Abdeckeinrichtung (24) zur Abdeckung des Durchlasses (60) gegenüber der Umgebungsluft.

8. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Rühreinrichtung (5, 18) zum Rühren der in der Aufnahmekammer (32) aufgenom­ menen Metallschmelze.

9. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Filtereinrichtung (22) zum Ausfiltern von Verunreinigungen, die in der Metallschmelze enthalten sind, wobei die Filtereinrich­ tung (22) derart angeordnet ist, daß das Abziehen der Metallschmelze, aus der die Verunreinigungen entfernt wurden durch den Durchlaß (60) ermöglicht ist.

10. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Materialzuführein­ richtung (12, 50) und eine Materialaufschmelzeinrich­ tung (25), wobei mittels der Materialzuführeinrichtung (12, 50) Feststoff dem Durchlaß (30) zuführbar ist und die Materialaufschmelzeinrichtung (25) den durch die Materialzuführeinrichtung (12, 50) zugeführten Fest­ stoff aufschmilzt.

11. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigte Wand­ fläche (10h) der oberen Ofenwandung (1, 34) hin zum Durchlaß (30) ansteigt.

12. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch einen Füllstandssensor (15) und eine Gußblock-Zuführeinrichtung (13), wobei der Füllstandssensor (15) ein Füllstandssignal abgibt, wenn die Aufnahmekammer (31) mit der Metallschmelze bis zu einem vorgegebenen Pegel (16) gefüllt ist, und die Gußblock-Zuführeinrichtung (13) der Aufnahmekammer (31) einen Gußblock (11) durch den Durchlaß (30) zuführt und im Ansprechen auf das Füllstandssignal des Füllstands­ sensors (15) die Zufuhr des Gußblocks (11) beendet.

13. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Abscheideeinrichtung (40) für Verunreinigungen, zum Abscheiden von Verunrei­ nigungen von der Oberfläche der Metallschmelze.

14. Warmhalteofen nach Patentanspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abscheideeinrichtung (40) für Verun­ reinigungen ein Abstreichglied (41) hat, welches zum Abstreichen der Metallschmelze betätigbar ist, um die darin enthaltenen Verunreinigungen zu entfernen.

15. Warmhalteofen gemäß Patentanspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abstreichglied (41) der Abscheideein­ richtung (40) derart ausgebildet ist, daß es sich durch eine Öffnung (46) hindurch über die Oberfläche der im Bereich des Durchlasses (30) angeordneten Metallschmel­ ze erstrecken kann und die Verunreinigungen aus dem Ofengehäuse (10) abziehen kann.

16. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung (50) für Rückführmaterial, um Rückführmaterial der Auf­ nahmekammer (31) zuzuführen.

17. Warmhalteofen nach einem der vorhergehenden Patentan­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmekammer (31, 32, 33) eine Vielzahl von Böden (10a, 10b, 10c, 10e, 10f) hat, die ein unterschiedliches Höhenniveau aufweisen.

18. Warmhalteofen mit einem Ofengehäuse (10), in dem eine erste Aufnahmekammer ausgebildet ist, der ein Gußblock (11) führbar ist und in dem eine zweite Aufnahmekammer ausgebildet ist, die zur ersten Aufnahmekammer führt und die einen Boden hat, der höher als ein Boden der ersten Aufnahmekammer ist und wobei ein vorspringender Abschnitt zwischen den Böden der ersten und zweiten Aufnahmekammern ausgebildet ist.

19. Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze mit einem Ofengehäuse (10), in dem eine erste Aufnahmekammer (32) und eine zweite Aufnahmekammer (33) ausgebildet sind, wobei eine Ofenwandung zwischen der ersten und der zweiten Aufnahmekammer (32, 33) gebildet ist und eine Fluidpassage (32) ausgebildet ist, über die die Metall­ schmelze, die auf einem Boden der ersten Aufnahmekammer (32) gehalten ist, hin zur zweiten Aufnahmekammer (33) führbar ist.

20. Warmhalteofen nach Patentanspruch 19, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Fluidpassage (22a) ein Filter (22) zum Ausfiltern von Verunreinigungen in der Metall­ schmelze angeordnet ist.

21. Warmhalteofen nach Patentanspruch 19 oder 20, gekenn­ zeichnet durch einen Auslaß (60) für Metallschmelze und eine Abdeckung (24), wobei der Auslaß (60) am Ofenge­ häuse (10) ausgebildet ist und mit der zweiten Aufnah­ mekammer (33) verbunden ist, und die Abdeckung (24) vorgesehen ist, den Auslaß (60) für Metallschmelze ab­ zudecken.

22. Warmhalteofen nach einem der Patentansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch eine dritte Aufnahmekammer (31) für Metallschmelze, die mit der zweiten Aufnahmekammer (33) verbunden ist und der ein Gußblock (11) zuführbar ist, wobei die dritte Aufnahmekammer (31) einen Boden (10a, 10b) hat, der höher angeordnet ist, als ein Boden (10c), der zweiten Aufnahmekammer (32).

23. Warmhalteofen nach Patentanspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein vorspringender Abschnitt (10b) zwi­ schen der dritten und der zweiten Aufnahmekammer (31, 33) ausgebildet ist.

24. Warmhalteofen nach einem der Patentansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Aufnahmekammer (33) obere und untere Böden (10f, 10e) hat, die sich in ihrer Höhe voneinander unterscheiden.

25. Warmhalteofen zur Aufnahme von Metallschmelze mit einem Ofengehäuse (10), in dem eine Aufnahmekammer (31, 32, 33) für die Metallschmelze ausgebildet ist, einer obe­ ren Ofenwandung (1, 34), die gemeinsam mit dem Ofenge­ häuse (10) die Aufnahmekammer (31, 32, 33) bildet, wo­ bei die obere Ofenwandung (1, 34) eine Wandfläche (10h) hat, die im wesentlichen der Metallschmelze ausgesetzt ist und mit einem Inertgas-Generator (23) zur Erzeugung von Inertgas, um Oxide, die in der Metallschmelze ent­ halten sind, zu deren Oberfläche hin anzuheben.

26. Verfahren zur Aufnahme von Metallschmelze in einem Warmhalteofen, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Patentansprüche, mit den Schritten:

• - Einführen von Metallschmelze in den Warmhalteofen (100, 200) bis zu einem vorbestimmten Pegel (16), bei dem eine obere Wandung (1, 34) des Warmhalte­ ofens (100, 200) der Oberfläche der Metallschmelze ausgesetzt ist und
• - Erzeugen von Inertgasen der Metallschmelze, wobei Oxide in der Metallschmelze zu deren Oberfläche hin angehoben werden.