DE19925945B4 - Druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung - Google Patents

Druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung Download PDF

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    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
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Abstract

Druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung nach dem "Teapot-Prinzip" zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in Gießformen (8), mit einem feuerfest ausgekleideten Kessel (1), einem druckdichten Deckel (2), einem Eingusssiphon (3) und einem Ausgusssiphon (4), welcher in ein Gießbecken (5) mündet, welches eine mittels eines Stopfens (6) verschließbare Auslauföffnung (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (1) in seinem Boden mit einer Rinne (11) ausgerüstet ist, in der sowohl der Ausgusssiphon (4) als auch der Eingusssiphon (3) enden.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung kann insbesondere zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in maschinell hergestellte Formen zur Serienproduktion von metallischen Formgussteilen verwendet werden.
  • Aus der US 5 271 539 A ist eine mit Druckgas beaufschlagte Gießeinrichtung zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in Gießformen mit einem feuertest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel, einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in ein Gießbecken mit Auslauföffnung mündet (welche nicht durch einen Stopfen verschließbar ist), wobei der Kessel in seinem Boden mit einer abgestuften Vertiefung versehen ist, in welche der Ausgusssiphon mündet. Durch die abgestufte Vertiefung erfolgt beispielsweise die Verbindung mit dem Kanal eines seitlich angeflanschten Rinneninduktors.
  • Aus der US 5 465 777 A ist eine druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in Gießformen mit einem feuerfest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel, einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in ein Gießbecken mit Auslauföffnung mündet welche durch einen Stopfen verschließbar ist. Im Bodenbereich ist der Kessel mit einem Rinneninduktor zur Aufheizung der Schmelze verbunden.
  • Aus der CH 646 624 A5 ist eine druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in Gießformen mit einem feuerfest ausgekleideten Kessel, einem druckdichten Deckel, einem Eingusssiphon und einem Ausgusssiphon bekannt, welcher in ein Gießbecken mit Auslauföffnung mündet welche durch einen Stopfen verschließbar ist. Im Bodenbereich ist der Kessel mit einem Rinneninduktor zur Aufheizung der Schmelze verbunden.
  • Das automatische Gießen in auf Formanlagen erzeugten Formen hat im Vergleich zum Gießen von Hand bekannte Vorteile, nämlich
    • – eine Reduzierung des Ausschussanteils und eine Verringerung von Kreislaufmaterial durch Reproduzierbarkeit des Gießablaufs,
    • – eine Erhöhung der Produktivität durch Gießen in kurzen Taktzeiten und mit kleinstem Personalaufwand,
    • – eine Verbesserung der Gussstück-Qualität durch genaue Einstellung und Konstanz von Temperatur und chem. Zusammensetzung der Schmelze,
    • – eine Verbesserung der Qualitätskontrolle und -sicherung,
    • – eine Verbesserung der Arbeitsplatz- und Umweltbedingungen.
  • Diese Vorteile werden im industriellen Gießereibetrieb in hohem Maße mit druck- und stopfenbetätigten Gießeinrichtungen realisiert, die nach dem bekannten Teapot-System gebaut sind. In 5 ist eine allgemein bekannte druck- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung gezeigt. Sie besteht im wesentlichen aus einem zylindrischen, feuerfest ausgekleideten Kessel 1' mit druckdichtem Deckel 2' sowie Eingusssiphon 3' und Ausgussiphon 4', einem Stopfen 6' im Gießbecken 5' an der äußeren Mündung des Ausgusssiphons 4', einem Druckregelsystem und meistens einem angeflanschten Rinneninduktor 7.
  • Zum Gießen in Gießformen 8' wird die Schmelze durch Druckerhöhung aus dem Kessel 1' in das Gießbecken 5' gedrückt, dessen Auslauföffnung 9' mit dem Stopfen 6' verschließbar ist. Das Niveau der Schmelze im Gießbecken 5' wird – unabhängig vom jeweiligen Kesselinhalt – durch entsprechende Druckregelung auf gleicher Höhe gehalten, so dass für die Stopfendosierung konstante Bedingungen vorliegen. Die Gießleistung, d. h. die Menge der pro Zeiteinheit ausfließenden Schmelze, hängt somit vom Hub des Stopfens 6' und dem Durchmesser der Auslauföffnung 9' ab.
  • Die Gießeinrichtung kann in Längs- und Querrichtung zur Formanlage verfahren werden, um unterschiedliche Gießpositionen zu erreichen. Eine hydraulische Kippvorrichtung ermöglicht eine Totalentleerung durch Rückkippen über den Eingusssiphon.
  • Dieses druck- und stopfenbetätigte Gießsystem hat sich hauptsächlich aufgrund folgender besonderer Merkmale seit Jahren weltweit in vielen Gießereien bewährt:
    • – Schlackenfreies Gießen durch Abziehen der Schmelze unter der Badoberfläche.
    • – Leichte Automatisierbarkeit des Gießprozesses durch konstanten Badstand im Gießbecken sowie durch schnelle und genaue Stopfenbetätigung.
    • – Geschlossene Atmosphäre über der Schmelze im Gießkessel durch das Teapot-Prinzip, was beispielsweise das Verarbeiten von Mg-behandelter Eisenschmelze unter Inertgas-Atmosphäre mit minimalem Magnesiumabbrand ermöglicht.
    • – Abscheiden von Schlackenresten durch das Einfüllen der Schmelze per Siphon.
    • – Leichte Anpassbarkeit der Gießeinrichtung an jede Position der Einfüllöffnung der Form.
  • Als ein Nachteil erweist sich jedoch immer häufiger das ungünstige Verhältnis von Nutz- zu Gesamtfassung der allgemein bekannten Kessel. Die schematische Darstellung gemäß 6 zeigt die Restschmelze 10' bei Gießende, die sich nicht weiter per Druckförderung, sondern nur durch Rückkippen der Einrichtung aus dem Gießkessel entnehmen lässt. Dieser Restinhalt beträgt 30–40 % des Gesamtinhaltes und wird im günstigsten Fall in die Schmelzanlage zurückgegeben; meistens aber fällt er als Kreis laufmaterial an, entweder weil die anlagentechnischen Voraussetzungen für die Rückgabe nicht gegeben sind oder weil inzwischen die Schmelzanlage auf eine andere Werkstoffsorte umgestellt ist. Der beschriebene Nachteil ist um so gravierender, je häufiger die Gießeinrichtung wegen Werkstoffwechsel oder Produktionspausen entleert werden muss. Die Wirtschaftlichkeit des sonst vorteilhaften Teapot-Gießsystems ist daher vor allem in Gießereien mit ein- oder zweischichtiger Produktion und/oder der Herstellung nur kleiner Serien in Frage gestellt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die
    • – die vorstehend genannten Forderungen an das automatische Gießen erfüllt,
    • – die durch einen stark reduzierten Restschmelze-Inhalt für häufiges Entleeren geeignet, d. h. ausreichend flexibel für den häufigen Werkstoff-Wechsel bzw. den Teilzeit-Betrieb ist und
    • – die leicht zugänglich ist und deshalb in einfacher Weise gereinigt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass ein besonders günstiges Verhältnis von Gesamt- zu Nutzfassung des Kessels erreicht wird. Alle vorstehend genannten Vorteile des Teapot-Systems werden beibehalten.
  • Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen seitlichen Schnitt durch eine Gießeinrichtung,
  • 2 einen Schnitt durch eine Gießeinrichtung,
  • 3 einen Schnitt durch eine praxisgerechte Ausführungsform einer Gießeinrichtung,
  • 4 eine angekippte Ausführungsform gemäß 3,
  • 5, 6 eine Ausführungsform nach dem Stand der Technik.
  • In 1 ist ein seitlicher Schnitt durch eine Gießeinrichtung dargestellt. Es ist ein zylindrischer, feuerfest ausgekleideter Kessel 1 mit druckdichtem Deckel 2, einem Eingusssiphon 3 und einem Ausgusssiphon 4 zu erkennen, wobei der Ausgusssiphon 4 in einem Gießbecken 5 mit Auslauföffnung 9 mündet. Von großer Wichtigkeit ist es, dass die Gießeinrichtung aufgrund der folgenden zwei charakteristischen Merkmale eine minimale Restschmelzenmenge bei Gießende aufweist:
    • a) Das Gießbecken 5 und der Eingußsiphon 3 sowie der Ausgußsiphon 4 haben geringstmöglichen Inhalt. Die sehr flache Bauweise des Kessels 1 mit einem kleinem Höhen/Durchmesser-Verhältnis ermöglicht kurze Siphons 3, 4 mit kleinem Inhalt, die den zusätzlichen Vorteil der guten Zugänglichkeit für das mechanische Entfernen von oxidischen Ansatzbildungen haben, was beispielsweise für das Verarbeiten von Mg-behandelter Eisenschmelze besonders wichtig ist. Weiterhin hat die flache Bauweise den Vorteil, daß die Gießeinrichtung im Normalfall ohne Grube auf einem Gießereiflur aufgestellt werden kann.
    • b) Der Ausgußsiphon 4 und der Eingußsiphon 3 enden in einer offenen Rinne 11 im feuerfest ausgekleideten Boden des Kessels 1. Mit dieser speziellen Ausführung des Kesselbodens wird erreicht, daß die Gießeinrichtung per Druckförderung komplett entleert werden kann bis auf den Inhalt in der Bodenrinne sowie dem Gießbecken und den Siphons. Zum Entleeren wird die Schmelze mit einem maximalen Überdruck von 0,3 atü in das Gießbecken 5 gedrückt.
  • In 2 ist ein Schnitt einer im Vergleich zur 1 um 90° gedrehten Gießeinrichtung dargestellt, welcher insbesondere die im Kesselboden vorgesehene Rinne 11 zeigt.
  • In 3 ist ein Schnitt durch eine praxisgerechte Ausführungsform einer Gießeinrichtung gezeigt. Es ist wiederum der Kessel 1 mit Deckel 2, Eingußsiphon 3, Ausgußsiphon 4, Rinne 11, Gießbecken 5, Stopfen 6 und Auslauföffnung 9 zu erkennen. Unter der Auslauföffnung 9 befindet sich die Gießform 8 mit ihrer Einlauföffnung. Die Gießeinrichtung ist auf einer hydraulischen Kippvorichtung 12 montiert.
  • 4 zeigt eine angekippte Ausführungsform gemäß 3. Wie gut zu erkennen ist, sind die Auslaßöffnung 9 des Gießbeckens 5 und die äußere Mündung des Eingußsiphons 3 derart ausgebildet, daß der die Schmelze enthaltende Kessel 1 im Störfall derart kippbar ist, daß einerseits das Gießbecken 5 soweit leerläuft, daß der Stopfen 6 geöffnet werden kann und daß andererseits die Schmelze nicht aus dem Eingußsiphon 3 ausläuft.
  • Bei der in den 3 und 4 dargestellten praxisgerechten Ausführungsform einer gasbetätigten Gießeinrichtung mit Stopfendosierung beträgt das Gesamtfassungsvermögen 4.600 kg Eisenschmelze und läßt sich per Druckförderung bis auf 700 kg, d. h. 15 des Fassungsvermögens, entleeren – gegenüber lediglich 35 % bei herkömmlichen Gießeinrichtungen dieser Bauart.

Claims (3)

  1. Druckgas- und stopfenbetätigte Gießeinrichtung nach dem "Teapot-Prinzip" zum automatischen Gießen von Metallschmelzen in Gießformen (8), mit einem feuerfest ausgekleideten Kessel (1), einem druckdichten Deckel (2), einem Eingusssiphon (3) und einem Ausgusssiphon (4), welcher in ein Gießbecken (5) mündet, welches eine mittels eines Stopfens (6) verschließbare Auslauföffnung (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (1) in seinem Boden mit einer Rinne (11) ausgerüstet ist, in der sowohl der Ausgusssiphon (4) als auch der Eingusssiphon (3) enden.
  2. Gießeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kessel (1) mit einem kleinem Höhen/Durchmesser-Verhältnis ausgeführt ist, so dass sehr kurze, gut zugängliche Siphonkanäle entstehen.
  3. Gießeinrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassöffnung (9) des Gießbeckens (5) und die äußere Mündung des Eingusssiphons (3) derart ausgebildet sind, dass der die Schmelze enthaltende Kessel (1) im Störfall derart kippbar ist, dass einerseits das Gießbecken (5) soweit leerläuft, dass der Stopfen (6) geöffnet werden kann und dass andererseits die Schmelze nicht aus dem Eingusssiphon (3) ausläuft.
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