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