DE19832192A1 - Verfahren zur Zuführung von Metallschmelze zu einer Füllkammer einer Gußanlage und Gußanlage zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung von Metallschmelze, vorzugsweise von Leichtmetallschmelze (29) zu einer Füllkammer (1) einer Gußanlage, vorzugsweise einer Vakuumdruckgußanlage und eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens. Ein druckdichter, gasbeaufschlagbarer Warmhalteofen (8) ist mit Metallschmelze (29) chargierbar. Dem Warmhalteofen (8) ist eine gasdichte Regelkammer (4) nachgeordnet, die einerseits über ein Tauchrohr (25a) mit dem Warmhalteofen (8) und andererseits über ein Förderrohr, vorzugsweise ein Saugrohr (2), mit der Füllkammer (1) verbunden ist. Durch eine geregelte Schutzgasdruckbeaufschlagung im Warmhalteofen (8) wird Schmelze (29) in die Regelkammer (4) nachgefördert und dort der Schmelzestand auf einem konstanten Niveau gehalten, so daß vorteilhaft gleichbleibende Gießparameter vorliegen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung von Metallschmelze, insbesondere von Leichtmetallschmelze zu einer Füllkammer einer Gußan­ lage, insbesondere einer Vakuumdruckgußanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Gußanlage, insbesondere eine Vakuumdruckgußan­ lage zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des An­ spruchs 11.

Unterschiedliche Verfahren und Anlagen zum Gießen von Metallgußteilen sind allgemein bekannt. Das bekannte Vakuumdruckgießen wird insbeson­ dere zur Herstellung hochwertiger Leichtmetallgußteile angewendet. Dabei wird ein Gießhohlraum, bestehend aus Füllkammer und Formkavität, eva­ kuiert, so daß eine Gasaufnahme einer einströmenden Schmelze verringert wird. Dies führt zu einer Steigerung der Schweißbarkeit, der Härtbarkeit und der Bruchdehnung des erhaltenen Gußteils.

Eine erhebliche Steigerung der Bruchzähigkeit wird aber nur erreicht, wenn gleichzeitig verhindert wird, daß im Ablauf der Schmelzenführung eine Gasaufnahme und eine neue Oxidentstehung oder ein Oxidweiter­ transport erfolgen können. Das kurzzeitig beim Dosieren oder während des Einschießvorgangs auf die Schmelze wirkende Vakuum ist nicht in der La­ ge, gasreiche Schmelzen zu verbessern.

Eine günstige Grundvoraussetzung für eine geringe Gasaufnahme liegt bei dem sogenannten "Vakural"-Verfahren vor. Dabei wird die Schmelze aus einem Warmhalteofen in die Füllkammer der Gießanlage angesaugt. Da­ durch kann die Qualität einer im Warmhalteofen vorliegenden Schmelze im wesentlichen ohne Reinheitsverluste in die Füllkammer überführt wer­ den.

Dazu muß die nach dem Gießwerkzeug orientierte Füllkammer mit dem Warmhalteofen durch ein Saugrohr verbunden werden, das insbesondere bei Aluminiumlegierungen aus hochempfindlichen keramischem Material besteht. Die dazu erforderliche Anordnung der Füllkammer mit dem Saug­ rohr über dem Warmhalteofen führt zu komplizierten Saugrohr- und Warmhalteofenkonstruktionen, wobei regelmäßig ein ungünstig langes und schräg angestelltes Saugrohr verwendet wird (DE 30 41 340 C2).

Die Schmelzenführung wird hier primär der Position der Füllkammer und des Saugrohrs und der dadurch gegebenen geometrischen Bedingungen an­ gepaßt. Forderungen der Schmelze und der Ofenausrüstung nach Bewah­ rung der Schmelzenreinheit, Vermeidung von Überhitzungen der Schmel­ zenoberfläche, konstanter Schmelzenstand zur Reproduzierbarkeit der Gießparameter sowie Flexibilität und Zugänglichkeit der Einrichtungen werden den geometrischen Forderungen untergeordnet und zumindest teil­ weise vernachlässigt.

Es sind Bestrebungen bekannt geworden, den Schmelzenstand zur Repro­ duzierbarkeit der Gießparameter dadurch konstant zu halten, daß großvo­ lumige Warmhalteöfen eingesetzt worden sind. Durch eine regelmäßig ge­ gebene Begrenzung des Maschinenraums besitzen solche großvolumigen Warmhalteöfen eine betont längliche Form bis hin zu sondergefertigten, langen Rinnen, die durch Ausmauern von Stahlbehältern hergestellt wer­ den. Nachteilig an solchen langgestreckten, großvolumigen Warmhalteöfen ist die Inflexibilität bei einem Legierungswechsel und bei der Instandhal­ tung sowie eine ebenso langgestreckte Deckenheizung dieser rinnenartigen Gebilde mit der permanenten Gefahr der Überhitzung der Schmelzenober­ fläche für eine zu vermeidende Oxidentstehung. Duktile, höherfeste Alumi­ niumlegierungen erfordern bei ihrer Schmelzenführung zudem Maßnah­ men gegen das Trennen von Legierungsbestandteilen beim längeren Abste­ hen im Warmhalteofen. Das übliche Heizsystem mit Strahlungswärme von der Decke des Warmhalteofens kann ein Entmischen der Legierungen nicht verhindern oder beeinflussen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Zuführung von Metall­ schmelze, insbesondere von Leichtmetallschmelze zu einer Füllkammer einer Gußanlage, insbesondere einer Vakuumdruckgußanlage zu schaffen, mit dem die Schmelzenreinheit bewahrt und mit einfachen Maßnahmen ein konstanter Schmelzenstand zur Reproduzierbarkeit der Gießparameter erreicht wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Guß­ anlage, insbesondere eine Vakuumdruckgußanlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens zur Verfügung zu stellen.

Die Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens wird mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 ist ein druckdichter, gasbeaufschlagbarer Warmhalteofen mit Metallschmelze, vorzugsweise mit Leichtmetallschmelze chargierbar. Dem Warmhalteofen ist zudem eine gasdichte Regelkammer nachgeordnet, die einerseits über ein Tauchrohr mit dem Warmhalteofen schmelzeleitend verbunden oder verbindbar ist und die andererseits über ein Förderrohr, vorzugsweise ein kurzes Saugrohr, mit der Füllkammer einer Gußanlage, vorzugsweise einer Vakuumdruckgußanlage schmelzeleitend verbunden ist. In der Regelkammer wird während des Gießbetriebs ein Schmelzeist­ stand mittels eines Schmelzestandsensors erfaßt und einer Druckregelung zugeführt. Durch eine veränderbare Gasdruckbeaufschlagung als Stell­ größe wird das Niveau der Schmelze auf einen vorgebbaren, konstanten Schmelzesollstand geregelt. Für die Reinheit der zu vergießenden Metall­ schmelze, vorzugsweise eines Leichtmetallmaterials wird in an sich be­ kannter Weise eine Oberflächenabdeckung durch ein Schutzgas, wie Argon oder Stickstoff, verwendet. Dieses Schutzgas kann hier in einer weiteren Funktion mit wechselnder Druckbeaufschlagung zur Regelung des Schmel­ zenspiegels in der Regelkammer auf einfache Weise verwendet werden. Ins­ besondere wird dabei über eine Druckerhöhung im Warmhalteofen über das Tauchrohr Schmelze in die Regelkammer nachgefördert. Da auch in der Regelkammer eine Schutzgasabdeckung mit bestimmtem Schutzgas­ druck enthalten ist, ist für die Druck- und damit verbundene Niveaurege­ lung der Differenzdruck zwischen dem Schutzgas im Warmhalteofen und in der Regelkammer zu berücksichtigen. Die Druckregelung kann dabei mit bekannten Druckerzeugern, Regelgeräten und Ventilen aufgebaut werden.

Trotz des chargenweisen Betriebs des Warmhalteofens ergeben sich wegen der permanenten Nachführung des Schmelzenspiegels in der Regelkammer im Bereich des Saugrohrs definierte, gleiche Verhältnisse, was vorteilhaft zur Reproduzierbarkeit der Gießparameter beiträgt. Mit dem Einsatz der Regelkammer werden vorteilhaft auch konstante Zeit- und Turbulenzbe­ dingungen beim Ansaugen der Schmelze durch ein Vakuralsystem er­ reicht. Zweckmäßig wird das Volumen der Regelkammer kleiner als das des Warmhalteofens dimensioniert, wobei sich z. B. ein Verhältnis 1 : 8 als geeignet gezeigt hat. Der Warmhalteofen kann in einer konkreten Gießan­ ordnung, z. B. ca. 300 kg, Aluminiumlegierung aufnehmen. Damit wird auch die Vergießbarkeit von kleineren Mengen von Versuchsmaterial ein­ fach möglich.

Da hier die Schmelze nicht direkt aus dem Warmhalteofen, sondern aus der nachgeordneten Regelkammer entnommen wird, kann vorteilhaft ein kurzes, einfaches Förderrohr, vorzugsweise als Saugrohr eingesetzt wer­ den. Die Gesamtanordnung kann hinsichtlich der Relativstellung der ein­ zelnen Bauelemente zueinander einfach an vorgegebene Raumverhältnisse angepaßt werden. Die räumliche Trennung von Warmhalteofen und Füll­ kammer über die zwischengeschaltete Regelkammer ermöglicht es zudem, den Warmhalteofen unabhängig von den Platzverhältnissen in der Gießan­ lage leicht zugänglich und wechselbar zu gestalten.

Nach Anspruch 2 enthält die Regelkammer einen schmelzeaufnehmenden Regelkammertiegel. Entsprechend ist der Warmhalteofen als Warmhalte­ tiegelofen mit einem Ofentiegel ausgebildet. Die verwendeten Tiegel sind dabei an den Seitenwänden, ggfs. auch an Boden- und Deckenflächen, vor­ zugsweise elektrisch beheizt und mit Schutzgas beaufschlagt. Durch die Seitenbeheizung wird ein Warmhalten in den Tiegeln durch Wärmeleitung über die Tiegelwände erreicht, wobei vorteilhaft in der Schmelze Konvek­ tionsbewegungen erzeugt werden, die das Entmischen der Legierung dauerhaft verhindern. Durch die gute Wärmeübertragung der Wandhei­ zung werden Überhitzungen der Schmelze vermieden. Dies führt zu einer Verbesserung der Gießergebnisse, da solche Überhitzungen zur Bildung neuer höherschmelzender Phasen, insbesondere mit intermetallischen Ver­ bindungen und Oxiden, auf der Oberfläche der hochaktiven geimpften Schmelze führen können, was eine Verarmung an Legierungselementen und eine Verunreinigung mit versprödenden Bestandteilen bedeutet. Tie­ gelwerkstoffe, beispielsweise SiC oder Tongraphit sind durch ihr inertes Verhalten den Ausmauerungen mit feuerfestem Material von deckenbeheiz­ ten Warmhalteöfen bezüglich der Reinhaltung der Schmelze überlegen. Vorzugsweise werden elektrische, geregelte Heizungen verwendet, die an den einzelnen Tiegeln und Heizflächen in einzelne, geregelte Heizkreise aufgeteilt werden. Eine solche Heizeinrichtung ist einfach, platzsparend und kostengünstig herstellbar und betreibbar.

Für ein Chargieren des Warmhalteofens mittels einer beheizten Chargier­ einrichtung werden mehrere Alternativen vorgeschlagen und beansprucht, so daß die Versorgung des Warmhalteofens mit chemisch eingestellter, ver­ edelter und gereinigter Schmelze auf verschiedene Weise erfolgen kann. Da gerade hierbei entscheidend für die Qualität des Gußerzeugnisses die Rein­ heit der Schmelze von Gasen und Oxiden ist, wird der Warmhalteofen ge­ mäß Anspruch 3 jeweils durch ein schutzgasgespültes Tauchrohr char­ giert.

Für eine ausreichende Versorgung des Warmhalteofens mit Schmelze dient nach Anspruch 4 eine Stopfenpfanne. Für einen permanenten Betrieb der Gießanlage, d. h. eine ununterbrochene Dosierung der Füllkammer, nimmt die Stopfenpfanne drei Betriebszustände ein:

• - Befüllen, Reinigen, Legieren und Veredeln bei geschlossenem Stopfen, wobei der Warmhalteofen noch genügend Schmelze für die permanente Dosierung der Füllkammer enthält;
• - Abstehen der gereinigten Schmelze bei geschlossenem Stopfen, wobei der Warmhalteofen immer noch genügend Schmelze für die permanente Dosierung der Füllkammer enthält;
• - Überführen der Schmelze aus der Stopfenpfanne in den Warmhalteofen durch Öffnen des Stopfens. Durch die permanent wirksame Niveaurege­ lung in der Regelkammer läuft dabei der Gießbetrieb ohne Störung wei­ ter. Bei Verwendung großvolumiger Stopfenpfannen kann es in Verbin­ dung mit der Überführung erforderlich sein, ggfs. Schutzgas aus dem Warmhalteofen und/oder der Regelkammer in Verbindung mit der Druckregelung abzuführen.

Gerade die Kombination von Regelkammer, Warmhalteofen und Stopfen­ pfanne eignet sich neben der großen Flexibilität in Folge der Aufteilung in trennbare kleine Bauelemente auch für kleinste Versuchschargen zu einem Quasi-Dauerbetrieb. Die Stopfenpfanne kann ihrerseits mit einer an sich be­ kannten Kipptiegelanordnung nachchargiert werden.

Alternativ kann die Chargiereinrichtung für den Warmhalteofen anstelle einer Stopfenpfanne nach Anspruch 5 eine beheizte Überführungskammer aufweisen, die mit einem verschließbaren Reinigungstiegel verbunden ist. Durch Gasdruckbeaufschlagung auf die Schmelze im Reinigungstiegel bzw. in der Überführungskammer wird hierbei der Warmhalteofen chargiert. Eine Nachchargierung des Reinigungstiegels erfolgt durch eine Kipptiegel­ anordnung. Zweckmäßig wird nach Anspruch 6 die Überführungskammer während des Reinigungsbetriebs im Reinigungstiegel mittels Gasdruckbe­ aufschlagung leer gehalten.

In einer weiteren alternativen Ausführung einer Chargiereinrichtung wird nach Anspruch 7 eine Transportkammer, vorzugsweise in der Art einer Transportrinne, vorgeschlagen, die einerseits über ein Chargiertauchrohr mit dem Warmhalteofen verbunden ist und andererseits einen Einfülltrich­ ter für eine Beschickung aus einem Kipptiegel aufweist. Die füllbare Höhe des Einfülltrichters liegt dabei über dem geregelten Schmelzenniveau in der Regelkammer.

In einer einfachen Ausführungsform gemäß Anspruch 8 wird die Chargie­ rung des Warmhalteofens durch die Befüllung der Regelkammer z. B. mit­ tels einer Stopfenpfanne durchgeführt. Durch die Funktion der Regelkam­ mer, den Schmelzenstand permanent konstant zu halten, wird zuchargierte Schmelze sofort vom druckregelnden Warmhalteofen aufgenommen. Durch die Schmelzezuführung über das Tauchrohr der Stopfenpfanne wird die Reinhaltung der Schmelze gewährleistet. Der Warmhalteofen benötigt da­ mit nur noch ein Steigrohr. Zur Vereinfachung der Montage und Wartung wird die Regelkammer nach Anspruch 9 kippbar auf dem Warmhalteofen ausgeführt.

Bei den vorstehend beschriebenen Chargiereinrichtungen sind die einzel­ nen Elemente im Betrieb ständig mit dem Warmhalteofen über ein Tauch­ rohr verbunden.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 10 wird dagegen ein zwischen einer Chargiereinrichtung und der Regelkammer verschiebbarer Warmhalteofen vorgeschlagen, der sowohl an die Chargiereinrichtung als auch an die Re­ gelkammer andockbar ist. Dazu kann jeweils nur ein einziges Tauchrohr des Warmhalteofens verwendet werden. Dies stellt eine einfache Lösung zur Chargierung des Warmhalteofens dar, wobei jedoch ein Chargieren in Verbindung mit einem kontinuierlichen Gießbetrieb nicht möglich ist. Für Kleinserien oder im Anlaufbetrieb kann dies aber eine kostengünstige Lö­ sung darstellen.

Hinsichtlich einer Gußanlage, vorzugsweise einer Vakuumdruckgußanlage zur Durchführung der vorstehenden Verfahren wird die Aufgabe der Erfin­ dung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Gemäß Anspruch 11 sind als separate Anlagenelemente ein durch eine Chargiereinrichtung mit Metallschmelze, vorzugsweise mit Leichtmetall­ schmelze chargierbarer Warmhalteofen, vorzugsweise ein Warmhaltetiegel­ ofen, und eine nachgeordnete, über ein Förderrohr, vorzugsweise über ein kurzes Saugrohr mit einer Füllkammer verbundene Regelkammer, vorge­ sehen. Die Regelkammer ist oberhalb und vorzugsweise seitlich wegragend zum Warmhalteofen angeordnet und mit diesem über ein Tauchrohr verbunden oder verbindbar. Zudem ist eine Druckregeleinrichtung vorgese­ hen, die einen an der Regelkammer angebrachten Schmelzestandsensor umfaßt und mit der durch geregelte Druckbeaufschlagung auf die Metall­ schmelze eine Schmelzenförderung vom Warmhalteofen in die Regelkam­ mer mit einem konstanten Schmelzestand in der Regelkammer und damit im Bereich des Saugrohrs herstellbar ist.

Nach Anspruch 12 wird die Regelkammer vorzugsweise als langgestrecktes Kastenrohr mit einem seitenbeheizbaren Kammertiegel ausgeführt, bei dem an einem Endbereich das kurze Saugrohr angebracht und am anderen Endbereich das Tauchrohr verbunden oder verbindbar ist. Damit ergeben sich günstige, geometrische Verhältnisse hinsichtlich der Schmelzenfüh­ rung und der Platzanordnung.

Als Schmelzestandsensor stehen eine Mehrzahl an sich bekannter Sensor­ ausführungen zur Verfügung. Nach Anspruch 13 eignen sich zur Ermitt­ lung des Schmelzespiegels besonders Induktionssensoren und/oder Schalt­ kontakte und/oder abtastende Lasersensoren.

Das Andocken zwischen Füllkammer und Regelkammer ist einfach durch das Saugrohr des Vakuralsystems durchführbar. Die Verbindung zwischen der Regelkammer und dem Warmhalteofen ist dagegen problematischer. Dazu wird mit Anspruch 14 vorgeschlagen, daß Tauch- und Steigrohre, ggfs. auch anderer Anlagenteile, in Stopfbuchsanordnungen elastisch und weitgehend axial kraftfrei in Dichtungspackungen gelagert werden. Insbe­ sondere sind hier auch Doppelstopfbuchsen mittels zweier stopfbuchsenar­ tiger, elastischer Ringe aus feuerfestem Faserwerkstoff einsetzbar. Die Stopfbuchsverbindungen sind mit betätigbaren Stellelementen, ggfs. mit­ tels Spannringen, spannbar oder entspannbar. Bei einem betriebsmäßigen An- und Abdocken des Warmhalteofens werden diese Stellelemente vor­ zugsweise fernbedienbar ausgeführt.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 einen schematisierten Schnitt durch eine Schmelzenführung einer Vakuumdruckgußanlage mit einem verbundenen Transport mit Stopfenpfanne,

Fig. 2 eine Schmelzenführung mit verbundenem Transport mit einer Überführungskammer,

Fig. 3 eine Schmelzenführung mit verbundenem Transport mit Trans­ portkammer und Rinnenzufuhr,

Fig. 4 eine Schmelzenführung über eine Regelkammer mit einer Stopfen­ pfanne,

Fig. 5 eine Schmelzenführung über eine kippbare Regelkammer im Be­ triebszustand,

Fig. 6 eine Anordnung mit kippbarer Regelkammer nach Fig. 5 im ge­ kippten Zustand,

Fig. 7 eine Schmelzenführung mit fahrendem Transport und Stopfen­ pfanne,

Fig. 8 eine Schmelzenführung mit fahrendem Transport und einer Über­ führungskammer,

Fig. 9 einen Schnitt durch einen Füllkammer-Saugrohranschluß und

Fig. 10 einen Schnitt durch einen Regelkammer-Tauchrohranschluß.

In Fig. 1 ist ein schematisierter Schnitt durch eine Schmelzenführung einer Vakuumdruckgußanlage für eine Vakural-Gießtechnologie dargestellt. Da­ bei ist eine Füllkammer 1 gezeigt, die zu einer (nicht dargestellten) Gieß­ form führt und die als Füllkammeranschluß 3 nach unten ein kurzes Saug­ rohr 2 aufweist. Fig. 9 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Füllkammer­ anschlusses 3, aus der zu ersehen ist, daß das Saugrohr 2 unter Zwischen­ schaltung von Dichtungspackungen 27 mit einem Gegenstück an der Füll­ kammer 7 verbunden ist.

Das Saugrohr 2 ragt in eine Leichtmetallschmelze 29, die in einer längsge­ streckten Regelkammer 4 mit einem bestimmten Schmelzenstand enthal­ ten ist.

Die Regelkammer 4 enthält einen Regelkammertiegel 18b zur Aufnahme der Leichtmetallschmelze 29, der von den Seiten und von unten mit Teilen eines Heizkreises einer elektrischen Heizung 5 beheizbar ist.

An der oberen Wand der Regelkammer 4 ist ein Schmelzestandsensor 4a angebracht, der durch eine Wandöffnung das Niveau des Schmelzeiststan­ des erfaßt und ein entsprechendes Meßsignal als Schmelzeiststandwert an eine (nicht dargestellte) Druckregelung weitergibt. Zudem sind an der obe­ ren Regelkammerwand oberhalb der Leichtmetallschmelze ein Schutzgas­ anschluß 6b sowie ein Ventil 12a zur Schutzgasbeaufschlagung ange­ bracht, die mit der Druckregelung zusammenwirken.

Am (rechten) Endbereich der Regelkammer 4 ist der Regelkammertiegel 12b von oben her über ein schutzgasspülbares Tauchrohr 25a mit dem In­ halt eines Ofentiegels 18a eines gasdichten Warmhaltetiegelofens 8 ver­ bunden. In Fig. 10 ist eine vergrößerte Darstellung dieses Anschlusses ge­ zeigt: Das Tauchrohr 25a ist durch die Deckelwand des Warmhaltetiegel­ ofens 8 gasdicht mittels einer Stopfbuchse geführt, wobei ein Spannring 20 mit Stellelementen 22 auf konisch gelagerte Dichtungspackungen 27 drückt. Zudem sind Dichtungspackungen 27 an der Verbindung zum Re­ gelkammertiegel 18b verwendet. Die Stellelemente 22 können hierbei (nicht dargestellt) fernbetätigbar ausgeführt sein. Zudem kann auch eine Doppelstopfbuchsenanordnung mit weiteren Dichtungspackungen einge­ setzt sein.

Der Ofentiegel 18a des Warmhaltetiegelofens 8 ist mit Elementen eines Heizkreises der Heizung 5 seitenbeheizbar. An der Deckelwand ist auch hier ein Ventil 12a für eine Schutzgasbeaufschlagung angeordnet, das von der Druckregelung betätigt wird.

Weiter ist an der Deckelwand des Warmhaltetiegelofens 8 ein zweites Tauchrohr als Chargiertauchrohr 25b gasdicht angeordnet, über dem mit einem Stopfpfannenausgang 24 eine Stopfenpfanne 23 angeschlossen ist. Diese Stopfenpfanne 23 enthält einen Stopfenpfannentiegel 18c, dessen un­ tere Auslauföffnung durch einen anhebbaren Stopfen 26 verschlossen ist. Zudem ist als Reinigungseinrichtung ein Impeller 15 vorgesehen. Die Stop­ fenpfanne 18c ist auch hier mit Elementen eines Heizkreises der Heizung 5 seitenbeheizbar. Weiter ist zum Nachchargieren der Stopfenpfanne 23 ein Kipptiegel 17 eines kippbaren Schmelzofens angedeutet.

Die dargestellte Anordnung nach Fig. 1 hat folgende Funktion: Bei einem kontinuierlichen Gießbetrieb wird über die Füllkammer 1 aus dem Regel­ kammertiegel 18b der Regelkammer 4 sukzessive Leichtmetallschmelze 29 abgesaugt. Der Niveaustand der Schmelze wird durch den Schmelzestand­ sensor 4a erfaßt. Durch Regelung des Schutzgasdrucks über der Leichtme­ tallschmelze im Warmhaltetiegelofen 8 über das Ventil 12a wird bei einer Druckerhöhung durch das Tauchrohr 25a Leichtmetallschmelze 29 in die Regelkammer 4 zur Einhaltung eines Schmelzesollstands nachgedrückt.

Wenn der Schmelzestand im Warmhalteofen 8 weit abgefallen ist, wird dort über die Stopfenpfanne 23 nachchargiert, indem der Stopfen 26 ange­ hoben wird. Die Stopfenpfanne 23 wird ihrerseits über den Kipptiegel 17 nachchargiert. Damit ergeben sich trotz der diskontinuierlichen Chargie­ rungen in der Stopfenpfanne 23 und dem Warmhaltetiegelofen 8 kontinu­ ierliche gleiche Schmelzenniveauverhältnisse am eintauchenden Saugrohr 2 in der Regelkammer 4.

In Fig. 2 ist eine ähnliche Schmelzenführung wie in Fig. 1 dargestellt, die hinsichtlich der Regelkammer 4 und des Warmhaltetiegelofens 8 identisch gleich ist. Für die Chargierung des Warmhaltetiegelofens ist dagegen hier anstelle der Stopfenpfanne 23 ein Reinigungsofen 14 in Verbindung mit einer Überführungskammer 9 verwendet. Eine solche Anordnung ist insbe­ sondere für Dauer-Großserien und für große Integralteile zweckmäßig. Der Reinigungsofen 14 enthält wiederum einen seitenbeheizbaren Reinigungs­ ofentiegel 18d mit einem Impeller 15 und einem durch einen Deckel 16 ver­ schließbaren Einfülltrichter, über den mit einem Kipptiegel 17 Leichtme­ tallschmelze nachchargierbar ist. Vom Inhalt des Reinigungsofens 14 führt ein Steigrohr 25d über einen Steigrohranschluß 13 zu einer Überführungs­ kammer 9, die mit dem Tauchrohr 25b des Warmhaltetiegelofens an der anderen Seite verbunden ist. Die Überführungskammer 9 ist mit Heizele­ menten 11 seitenbeheizbar und über Schutzgasanschlüsse 6d und ein Ven­ til 12d mit Schutzgas druckbeaufschlagbar. Zudem ist eine Hubeinrichtung 10 vorgesehen, mit der die gesamte Überführungskammer abhebbar ausgerüstet sein kann. Diese Chargiereinrichtung hat folgende Funktion:

Nach Reinigung, Abstehen und Verschließen des Deckels 16 wird die Leichtmetallschmelze aus dem Reinigungsofen 14 durch die beheizte Über­ führungskammer 9 durch Schutzgasbeaufschlagung in den Warmhaltetie­ gelofen 8 gedrückt und steht dort dann für den Dosierbetrieb zur Verfü­ gung. Ein Vollaufen der Überführungskammer 9 wird durch eine Schutz­ gasdruckbeaufschlagung der Überführungskammer 9 über das Ventil 12d verhindert. Ein Vorteil dieser Anordnung als Verbundöfenschmelzführung ist das Vermeiden ständiger An- und Abdockvorgänge der Öfen und Über­ führungen, wodurch Verschleiß, Zeitaufwand und Verunreinigung der Leichtmetallschmelzen reduziert werden.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Schmelzenführung ge­ zeigt, die hinsichtlich der Regelkammer 4 und des Warmhaltetiegelofens 8 identisch der Ausführung nach Fig. 1 entspricht. Als einfache Chargierein­ richtung für den Warmhaltetiegelofen 8 ist hier eine längliche Transport­ kammer 21 als kastenförmige beheizbare Rinne verwendet, die einen Schutzgasanschluß 6c sowie einen verschließbaren Einfülltrichter 28 auf­ weist. Die Transportkammer 21 wird hier mit bereits im Kippofen 17 gerei­ nigter Schmelze versorgt.

In Fig. 4 ist eine vereinfachte Ausführungsform einer Schmelzenführung dargestellt. Die Chargierung des Warmhaltetiegelofens 8 ist hier durch die Befüllung der Regelkammer 4 mittels einer Stopfenpfanne 23 durchgeführt. Durch die Funktion der Regelkammer 4, den Schmelzenstand permanent konstant zu halten, wird zuchargierte Schmelze 29 sofort vom druckregeln­ den Warmhaltetiegelofen 8 aufgenommen. Durch die Schmelzeführung über das Tauchrohr der Stopfenpfanne 23 wird die Reinhaltung der Schmelze gewährleistet. Der Warmhalteofen 8 benötigt damit nur noch ein Steigrohr 25a.

In einer Weiterbildung nach den Fig. 5 und 6 ist die Regelkammer 4 kipp­ bar auf dem Warmhaltetiegelofen 8 ausgeführt. Dadurch wird die Montage und Wartung vereinfacht. Insbesondere wird beim Kippvorgang auch das An- und Abdocken zwischen der Regelkammer 4 und dem Warmhaltetie­ gelofen 8 durchgeführt.

In Fig. 7 ist eine Schmelzenführung gezeigt, die hinsichtlich der Regel­ kammer 4 und der Stopfenpfanne 23 der Anordnung in Fig. 1 entspricht. Demgegenüber ist der Warmhaltetiegelofen 8 zwischen zwei Positionen 8a und 8b verfahrbar. In der Position 8a ist der Warmhaltetiegelofen 8 mit nur einem Tauchrohr 25b mittels einer Andockeinrichtung 7, 19 von unten her an die Regelkammer 8 und in der Position 8b an die Stopfenpfanne 23 an­ dockbar. Aufgrund des Verschiebeweges ist hier ein Chargieren während des Gießens nicht möglich. Diese Anordnung kann jedoch für Kleinserien und für einen Anlaufbetrieb eine kostengünstige Lösung darstellen.

Entsprechend ist in Fig. 8 ein zwischen den Positionen 8a und 8b verfahr­ barer Warmhaltetiegelofen 8 in Verbindung mit einer Chargiereinrichtung entsprechend Fig. 2 dargestellt, mit ähnlicher Funktion wie in der Anord­ nung nach Fig. 7.

Claims (14)

1. Verfahren zur Zuführung von Metallschmelze, vorzugsweise von Leichtmetallschmelze (29) zu einer Füllkammer (1) einer Gußanlage, vorzugsweise einer Vakuumdruckgußanlage, dadurch gekennzeichnet,
daß ein druckdichter, gasbeaufschlagbarer Warmhalteofen (8) mit Me­ tallschmelze (29) chargierbar ist,
daß dem Warmhalteofen (8) eine gasdichte Regelkammer (4) nachge­ ordnet ist, die einerseits über ein Tauchrohr (25a) mit dem Warmhal­ teofen (8) schmelzeleitend verbunden oder verbindbar ist und die an­ dererseits über ein Förderrohr, vorzugsweise ein Saugrohr (2) mit der Füllkammer (1) schmelzeleitend verbunden ist, wobei
in der Regelkammer (4) ein Schmelzeiststand mittels eines Schmelze­ standsensors (4a) erfaßt und einer Druckregelung zugeführt wird, mit der während des Gießbetriebs durch eine im Warmhalteofen (8) und/oder in der Regelkammer (4) veränderbare Gasdruckbeaufschla­ gung als Stellgröße eine Schmelzestandregelung in der Regelkammer (4) auf einen vorgebbaren, konstanten Schmelzesollstand erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel­ kammer (4) einen schmelzeaufnehmenden Regelkammertiegel (18b) enthält, als Warmhaltetiegelofen ausgebildet ist und entsprechend der Warmhalteofen (8) einen Ofentiegel (18a) enthält, wobei die Tiegel (18a, 18b) an den Seiten vorzugsweise elektrisch beheizt und mit Schutzgas beaufschlagt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chargieren des Warmhalteofens (8) mittels einer beheizten Chargier­ einrichtung (23; 9; 21) durchgeführt wird, die mit einem Chargier­ tauchrohr (25b) des Warmhalteofens (8) schmelzeleitend verbunden oder verbindbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Char­ giereinrichtung für den Warmhalteofen (8) eine über einen Stopfen­ pfannenausgang (24) mit dem Chargiertauchrohr (25b) verbundene Stopfenpfanne (23) umfaßt, während ein Nachchargieren und Reinigen in der Stopfenpfanne (23) mit einem Kipptiegel (17) und einem Impel­ ler (15) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Char­ giereinrichtung für den Warmhalteofen (8) eine beheizte Überfüh­ rungskammer (9) umfaßt, die einerseits mit dem Chargiertauchrohr (25b) des Warmhalteofens (8) und andererseits mit einem beheizten, durch einen Kipptiegel (17) nachchargierbaren und durch einen Deckel (16) verschließbaren Reinigungsofen (14) über ein Steigrohr (25d) ver­ bunden oder verbindbar ist, wobei die Überführungskammer (9) nach dem Überführungsvorgang durch Gasdruckbeaufschlagung leerge­ drückt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ führungskammer (9) während des Reinigungsbetriebs im Reinigungs­ ofen (14) mittels Gasdruckbeaufschlagung leergehalten wird.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Char­ giereinrichtung für den Warmhalteofen (8) eine beheizte, auf den Warmhalteofen (8) aufgesetzte und mit diesem über ein Chargier­ tauchrohr (25b) verbundene Transportkammer (21) umfaßt, die einen verschließbaren Einfülltrichter (28) aufweist und mit der die Chargie­ rung des Warmhalteofens (8) während des Dauerlaufs des Gießprozes­ ses vorgenommen wird, wobei die füllbare Höhe des Einfülltrichters (28) über dem geregelten Niveau des Schmelzestandes der Regelkam­ mer (4) liegt.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Char­ gierung des Warmhalteofens (8) über die Regelkammer (4) erfolgt, in­ dem bei laufender Regelung des Schmelzniveau neue Schmelze auch während des laufenden Gießzyklus, insbesondere aus einer Stopfen­ pfanne übernommen wird, wobei vorzugsweise nur ein Tauchrohr als Verbindung zwischen der Regelkammer (4) und dem Warmhalteofen (8) verwendet ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regel­ kammer (4) kippbar in Relation zum Warmhalteofen (8) ausgeführt ist und gleichzeitig mit diesem Kippvorgang auch das An- und Abdocken zwischen Regelkammer (4) und Warmhalteofen (8) durchgeführt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeich­ net, daß der Warmhalteofen (8) vorzugsweise nur ein Tauchrohr (25b) aufweist, das einerseits als Tauchrohrverbindung zur Regelkammer (4) und andererseits auch als Chargiertauchrohr zur Chargiereinrichtung benutzt wird, dergestalt, daß der Warmhalteofen (8) über das Tauch­ rohr (25b) in einer ersten Position (8a) lösbar an die Regelkammer (4) angedockt ist, für eine Chargierung aus der ersten Position (8a) abge­ dockt wird und in eine zweite Position (8b) verfahren wird, wo er über das Tauchrohr (25b) an die Chargiereinrichtung, insbesondere die Stopfenpfanne (23) oder die Überführungskammer (9) andockbar ist.

11. Gußanlage, vorzugsweise Vakuumdruckgußanlage zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß als separate Anlagenelemente ein durch eine Chargiereinrichtung mit Metallschmelze (29) chargierbarer Warmhalteofen (8), vorzugs­ weise ein Warmhaltetiegelofen und eine nachgeordnete, über ein För­ derrohr, vorzugsweise ein kurzes Saugrohr (2) mit einer Füllkammer (1) verbundene Regelkammer (4) vorgesehen sind,
daß die Regelkammer (4) oberhalb und vorzugsweise seitlich wegra­ gend zum Warmhalteofen (8) angeordnet ist und mit diesem über ein Tauchrohr verbunden oder verbindbar ist, und
daß eine Druckregeleinrichtung vorgesehen ist, die einen an der Regel­ kammer angebrachten Schmelzestandsensor (4a) umfaßt, und mit der durch geregelte Druckbeaufschlagung auf die Metallschmelze (29) eine Schmelzenförderung vom Warmhalteofen (8) in die Regelkammer (4) mit einem konstanten Schmelzestand in der Regelkammer (4) herstell­ bar ist.

12. Gußanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Re­ gelkammer (4) als langgestrecktes Kastenrohr mit einem seitenbeheiz­ baren Regelkammertiegel (18b) ausgeführt ist, bei dem an einem End­ bereich das Förderrohr, vorzugsweise als kurzes Saugrohr (2) ange­ bracht und am anderen Endbereich ein Tauchrohr (25) verbunden oder verbindbar ist.

13. Gußanlage nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzestandsensor (4a) zur Ermittlung des Schmelzespiegels als Induktionssensor und/oder als Schaltkontakt und/oder als Lasersensor ausgebildet ist.

14. Gußanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Tauch- und Steigrohre mit Stopfbuchsenanordnungen elastisch in Dichtungspackungen (27) gelagert und mit Stellelementen (22) vorzugsweise fernbedienbar und mittels eines Spannrings (20) spannbar oder entspannbar sind.