DE2014493B - Vorrichtung zum Vergießen von Metallschmelzen in Gußformen - Google Patents

Description

Gußtorm aa, E^ ftttei ?w Bildung \oa T^rbukazext vota FSßungssr*d dear GSeSpfeaae feassc. beitn Gu&. öuxoh dj© mslaUiugisch uai \>ao «ter Fora*- ofens siühefos eötea fcransianiea Badsptegei anfrocbfcf üllung her cKe QualUäl der heigeswriUtea Gu&iücfce zaerostten. ISe kratstante Heise »iss; Bat^fegds scwgi vermindert wad, aber wkder ife eisen üsesiaaten statischen Draek in Bekannt Ut auch (JasVei§k8ea\€saM«ails«SKEel- 5 detKaauner, sosiaBdkrGießbeifiiigui^eöbeigkicfeF zen in GußfonsiO ia tauendem GuS. Dabei wird «Sa Staf&nän&ellung immer gfekh sino und ski* de* in der Gießpfanne te«·, vsineta Scivcöeteofea foereöge- Aiüomatisfeniog stigänglkbe koosiante Taktseiiea stellte MetaUsshwetei direkt in die Gußfenn vergas- ergebe». ESe Ystfciadimg zwisdhen Sdatnefcafea bzw. sen. wobei zum Sehfefie« und öffnen der Bo*fcaeS- Gk&pfanne aod Kanuner kann in einfad*» Weise ?mng der Gießpfanne ein Stopfen verwendet wird, i© luftdicht ausgebildet bssw. rain Schutzgas bespok wer-N achteiUg fet dabei» daß die aus der Gießpfanne in die den. so daß eine Qx\ dattoa der Metallschmelze \er-Guäfonik fließende MetaUsdintelze stark mit Luft mieden \röd. Qane daß besondere ab^sdttoKeoe durchvrirbelt wird und es so wieder zur Ausbädons Kamiscm mxa niehtoxj-diärende Gase verwendet Owden mit al'-ϊτι damit verbundenen Scfewieris- werde« müßten, fet also für eine kleine Berührangsk..:cn und '^ualiüiscinbulkn komnii. Überdies kann 15 fläcbf zwiichen MitaüschmcLe und I au cesorKt. so ; π tauenden tiuB auf die Ge<chv».indiikei:. nut der daß « nj: im np.it sehr iS"u :n Owdaf.on kommt c . Metallschmel/e in die Gußform eir^fulli. *:rd. Überdies wird die oxydier:? Metallschmelze nicht ;r im Finfluß genommen werden. ώη Giüform eeiingen. Dk Κλπχπκγ«iinvle werden Hs ist wetter bekannt ^Hermann ^Handbuch des weaen des konstanten Badspie^els auch keinen Ter:i i-tanggießer.s«. l^5S. S. 166 bis 16Si. Stranggießen 20 peraturwechseibeanspruchunsen unterworfen und % ^N;i einen W'armhalteofen aus unter Verwendung der weoen so eine gute Lebensdauer auf. Die kaonmer ]'. nzipien des steigenden Gusses und der koramum- !rann nach Bedarf leicht ciAtnsch beheizt werden, lh· . crenden Gefäße zu betreiben. Es kommt dcbei dar- Querschnitt wird unter Abstellung auf den zu .ovr .·.:: an. daß der gegossene Strang für Schniid\orgäiige tenden Durchsatz ar. MctaU-vhrnelze bestimmt In-':r;d dergleichen frei zuganglich ist und der Schmelz- 15 folge der vertikailän^'.'.chen Ausoüviung der K.iaimern ofen bzw. die eigentliche Gießpfanne auf Hüttenflur ergibt sich eine nur geringe Sperrigke«. angeordnet werden kann. Vor allem muß aber beim Der den Fluß der Metallschmelze regelnde Stopfen Stranggießen im steigenden Guß erreicht werden, daß verschließt die Bodenöffnung der Kammer. Er ist soyas noch flüssige Material mit dem bereits erstarrten nut vom Mundstück zum Aufsetzen der Gußform Material ständig Verbindung hat. da nur so größere 30 fort\erlegt. Die beim Abhebe;: des Stopfens \on der irstarrungsgeschwindigkeiten bei optimalem Gefiige Bodenöffnung auftretende Turbulenz wirkt sich deserzielt werden können. Dafür bietet sich das Prinzip halb beim Einfließen der Metallschmelze in die Guilder kommunizierenden Gefaiie naturgemäß an. Es form nicht mehr aus. Dennoch kann mit Hilfe des \om wird desl.alb der Warmhalteofen über einen unter Mundstück zum Aufsetzen der Gußform fort\erlegten Hüttenflur verlegten horizontalen Leitungssbschnitt 35 Stopfens der Fluß der Metallschmelze an diesem mit einer für das Stranggießen geeigneten Gußform Mundstück gestoppt und andererseits beim Hinleiten verbunden. Das untere Ende der Gußform liegt auf des Gusses wieder beschleunigt werden. Bei geschloseinem Niveau unter dem Badspiegel im Warmhalte- senem Stopfen ist. da die flüssige Metallschmelze am ofen, damit die Metallschmelze nach dem Prinzip der Mundstück zum Stehen kommt, ias Auswechseln der kommunizierenden Gefäße in die Gußform eindringt. 40 Gußform gegen eine andere mühelos möglich. Die Gußform wird im übrigen außen gekühlt. Über Der an die Bodenöffnung der Kammer anschlieder Gußform ist eine Einrichtung angeordnet, die den ßende horizontale Leitungsabschnitt verminderten erstarrten Stang abtransportiert. Beim Stranggießen Durchmessers sorgt für einen Ausgleich der beim in dieser Art können Gießgeschwindigkeiten von Durchtritt der Metallschmelze durch die Bodenöff-20-30 cm. min. erzielt werden. Strömungstechnisch ist 45 nung der Kammer am Stopfen vorbei verursachten deshalb dieses GieOen als hydrostatisches System an- Turbulenzen. Der gegenüber der Kammet verminzusprechen. Turbulenzprobleme treten dabei nicht Jerte Querschnitt führt zu einer verminderten Turbuauf. lenzgefahr (vgl. die Reynoldsche Zahl). Durch eine Aufgabe der Erfindung ist es, die Vorrichtung zum Beheizung d.'s horizontalen Leitur.gsabsehnities kann Vergießen von Metallschmelzen in Gußformen der 50 die Metallschmelze bis unmittelbar \ or dem Eintritt in eingangs genannten Bauart so weiterzubilden, daß bei die Gußform hinsichtlich ihrer Temperatur leicht konraschem. eine erhöhte Ausbringung ermöglichendem trolliert werden. Unnötige Überhitzungen der Gießen eine überlegene Gießtechnologic erzielt wird. Schmelze sind vermieden, die Schmelzkosten und die Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Kokülenkosten verringert sowie metallurgische Vorlöst, daß die eigentliche Gießpfanne bzw. ein Schmelz- 55 teile erzielt. Das Vorsehen eines besonderen horizonofen über ein Verbindungsrohr oder einen Überlauf talen Leitungsabschnittes, durch das der Umlenkknmit einer Kammer verbunden ist, deren Höhe größer nal aus der Gußform in die Gießvorlage verlegt wird, ist als ihre Quprschnittsabmessungen und in der die führt weiter zu einem wesentlich erhöhten Ausbrin-Metallschmelze einen konstanten Badspiegel bildet, gen. Die durch den konstanten Badspiegel in der daß der sich an die durch den Stopfen verschließbare 60 Kammer erzielten konstanten Taktzeiten können Bodenöffnung der Kammer anschließende horizon- überdies durch die Bereitstellung der Metallschmelze tale Leitungsabschnitt gegenüber der Kammer ver- für den Guß am Mundstück des horizontalen Leiminderte Querschnitisabmessungen hat und daß die tungsabschnittes erheblich kleiner werden, als das bisauf das Mundstück am Gießende der Steigleitung auf- her möglich war.

gesetze Gußform tiefer als der Badspiegel angeordnet 65 Da schließlich die am Mundstück am Gießende der ist. Steigleitung aufgesetzte Gußform tiefer als der Bad-Die besondere zwischen Gießpfanne und Gußform spiegel angeordnet ist, erfolgt der steigende Guß eineeschaltete Kammer macht es möglich, unabhängig selbsttätig unter immer gleichbleibenden Bedingun-

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gen, wobei für das Eindrücken der Metallschmelze in an der Stange 11 angebrachtes Gewichtes 15 von dei die Gußform ein zusätzlicher Druck und die Verwen- Bodenöffnung 3 der Kammer 1 abzuheben. Beim Abdung eines druckdichten Raumes zum Aufbauen die- senken des Steuerhebels 14 fällt die Stange 11 und dases Druckes über der Metallschmelze entfällt. mit der Stopfen 4 unter der Wirkung des Gewichtes 15 Man erhält also eine einfach aufgebaute und funk- 5 selbsttätig auf die Bodenöffnung 3 zurück. Wie in dei tionierende Vorrichtung, die eine erhöhte Ausbrin- Figur über der Stange 11 angedeutet, ist für diese eine gung gewährleistet, gleichmäßige und überdies kurze einstellbare Hubhöhe 16 vorgesehen.
Taktzeiten erbringt und eine hohe Qualität der Guß- Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:
stücke sowie eine verminderte Ausschußproduktion Zu Beginn des Gießens sitzt der Stopfen 4 auf der sicherstellt. io Bodenöffnung 3 der Kammer 1 auf. Vom Schmelz-Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ofen oder der Gießpfanne her wird nun die Kammer 1 kann der Stopfen in an sich bekannter Weise über eine durch den Überlauf 7 mit Metallschmelze 9 gefüllt, die Metallschmelze in der Kammer durchsetzende wobei sich der konstante Badspiegel 8 einstellt. Hebt Stange betätigbar sein. Diese Betätigung erfolgt ent- man nun mit Hilfe der Steuereinrichtung 13 den Stopweder von Hand oder mit Hilfe einer beispielsweise 15 fen 4 von der Bodenöffnung 3 ab, so fließt die Metallelektronischen Fernsteuerung. schmelze, wie in der Figur durch Pfeile angedeutet, Die Erfindung wird nun an Hand eines in der einzi- zunächst durch die Bodenöffnung 3 in den horizontagen Figur gezeigten Ausführungsbeispieles erläutert. len Leitungsabschnitt 2 und aus diesem in die kurze Bei der gezeigten Vorrichtung besteht die Gießvor- Steigleitung zum Mundstück S. Dort steht die Metalllage aus einer vertikal angeordneten länglichen Kam- 40 schmelze unter der Wirkung des durch die Überhömer 1 und einem unter dieser horizontal angeordneten hung H und die Dichte der Schmelze bedingten statilänglichen Leitungsabschnitt 2, der einen kleineren sehen Druckes. Dieser Druck läßt die Schmelze durch Durchmesser als die Kammer 1 hai. Teil des Leitungs- das Mundstück 5 hindurch in die Gußform 6 steigen, abschnittes 2 sind auch die Verbindungsleitung zwi- ν , die Schmelze zuerst in die Zulaufanordnung (Verschen dem Leitungsabschnitt 2 und der Kammer 1 so- 25 teilung) zu den einzelnen Formstücken einströmt und wie eine am Gießende des horizontalen Leitungsab- sodann durch die am Ende der Verteilungsstücke schnittes 2 anschließende kurze Steigleitung. Die (Zulauf) angeordneten Anschnitte in die vorgesehe-Kammer 1 weist eine Bodenöffnung 3 auf, die mit nen Formhohlräume einströmt, die so nach dem Prin-Hilfe eines Stopfens 4 verschlossen werden kann. Am zip des aufsteigenden Gusses mit Metallschmelze ge-Gießende der Gießvorlage ist ein nach oben weisendes 30 füllt werden. Sind alle Formhohlräume mit Metall-Mundstück 5 vorgesehen, auf das eine Gußform 6 auf- schmelze gefüllt, so wird die Bodenöffnung 3 der gesetzt werden kann. Kammer 1 mit Hilfe des Stopfens 4 verschlossen. Das Die Kammer 1 ist durch einen Überlauf 7 mit einem kann von Hand geschehen oder automatisch über ein Schmelzofen oder der eigentlichen Gießpfanne ver- Relais oder dgl. gesteuert werden, das bei Kontakt der bunden, so daß in ihr auch während des Gießens ein 35 in der Gußform 6 aufsteigenden Metallschmelze mit Badspiegel 8 konstanter Höhe der sie füllenden Me- einem Kontrollsteiger ferngesteuert werden kann, tallschmelze 9 aufrechterhalten wird. Der konstante Durch das Schließen der Bodenöffnung 3 mit Hilfe Badspiegel 8 in der Kammer 1 weist somit gegenüber des Stopfens 4 bleibt die Metallschmelze an dem dem durch das Mundstück 5 höhenmäßig in immer Mundstück 5 stehen, so daß die Gußform 6 gegen eine gleicher Weise an der Gießvorlage fixierten Boden 10 40 neue Gußfonn ausgewechselt werden kann. Soll soder Gußform 6 eine Überhöhung // auf, die ebenfalls dann die neue Gußfonn mit Metallschmelze ausgegosauf konstantem Wert gehalten ist. Der durch die Über- sen werden, so wird der Stopfen 4 neuerlich von der höhung H und das spezifische Gewicht der Metall- Bodenöffnung 3 abgehoben, so daß wieder die geschmelze bedingte statische Druck, mit dem die Me- schilderten Druckbedingungen für eine Füllung der tallschmelze durch das Mundstück S tritt, ist somit für 45 Cußform sorgen. Beim Vorbeiströmen H-r Schmelze eine Schmelze bestimmter Zusammensetzung immer am Stopfen auftretende Turbulenzen werden auf dem gleich. Wege der Metallschmelze 9 durch den horizontalen Der die Bodenöffnung3 der Kammer 1 verschbe- Leitungsabschnitt2 wieder ausgeglichen, so daß die ßeade Stopfen 4 ist fiber eine die Kammer 1 bzr. die Metallschmelze das Mundstück S in einer i-Metallschmelze 9 in dieser durchsetzende Stange 11 50 gen, von Turbulenzen freien Strömung c, betätigbar. Die Stange 11 läuft zwischen zwei FBh- Mit der freien Atmosphäre ist praktisch nur der Badrungsrollenpaaren 12. Zum Heben nod Senken der spiegel 8 in Verbindung. Durch die Veng des Stange 11 bzw. des Stopfens4 ist eine mechanische Überlaufes? tritt eine Durchwirbeluag der Metall-Steuereinrichtung 13 mit Steuerhebel 14 vorgesehen. schmelze 9 mit Luft nicht auf. Deshalb kann die Vor-Eine Betätigung dei Steuereinrichtung 13 bzw. die in ss richtung, die für jede zu vergießende Metallschmelze der Figur angedeutete Betätigung des Steuerhebels 14 geeignet ist, insbesonre bei Metallschmelzen vorermöglicht es, den Stopfen 4 gegen die Belastung des tefflhaft angewendet werden, die leicht oxydieren.

Hierzu !BlattZeichnungen

Claims (4)

Metallschmelzen in Gußformen weisen aber verschie- Patentansprüche: dene Nachteile auf. Diese treten insbesondere beim Messing-Kokillenguß, beim Vergießen von Alumini-

1. Vorrichtung zum Vergießen von Metall- umlegierungcn und ganz allgemein beim Vergießen schmelzen in Gußformen mit einer außerhalb der 5 von zu Oxydation neigenden Metallschmelze« auf. Gußform angeordneten Steigleitung, die am Gieß- Zur Oxydation neigende Metallschmelzen bilden ende ein nach oben weisendes Mundstück zum nämlich auf den Schmelzbad-Oberflächen und beim Aufsetzen der in steigendem Guß zu füllenden Abreißen der Schmelze am Mundstück auch in der Gußform aufweist, einen horizontalen Leitungs- Steigleitung Oxydhäute. Diese können beim Vergieabschnitt hat und an die durch einen Stopfen ver- io ßea der Metallschmelze in die Gußform gelangen und schließbare Bodenöffnung einer mit der Metall- beeinträchtigen dann die Qualität des Gußstückes,
schmelze gefüllten Kammer angeschlossen ist, Um nun die Oxydation zu verhindern, wird als dadurch gekennzeichnet, daß die Druckgas an Stelle der sauerstorfhaltigen Luft Stickeigentliche Gießpfanne bzw. ein Schmelzofen über stoff oder sogar ein Edelgas verwendet. Die Notwenein Verbindunp^rohr oder einen Überlauf (7) mit 15 digkeit der Verwendung solcher Gase erhöht jedoch einer Kammer (i) verbunden ist, deren Höhe grö- die Fertigungskosten und beeinflußt so die Wirtßer ist als ihre Querschnittsabmessungen und in schaftlichkeit des Gießprozesses ungünstig.

der die Metallschmelze (9) einen konstanten Bad- Weiter muß bei den Vorrichtungen, die die Metallspiegel (8) bildet, daß der sich an die durch den schmelze mit Hilfe von Druckgas in die Gußform ein-Stopfen (4) verschließbare Bodenöffnung (3) der 20 drücken, die Schmelzbadoberfläche unter allmählich Kammer (1) anschließende horizontale Leitungs- ansteigenden Druck gesetzt werden, um die Metallabschnitt (2) gegenüber der Kammei (1) vermin- schmelze beim Füll Vorgang durch die Steigleitung in derte Querschnittsabmessungen hat und daß die die Gußform zu drücken. Nach fertiger Füllung der auf das Mundstück (5) am Gießende der Steiglei- Gußform muß der auf die Schmelzbadoberfläche wirtung aufgesetzte Gußform (6) tiefer als der Bad- 25 kende Druck wieder abgesenkt werden, bis die Metallspiegel (8) angeo: inet ist. schmelze am Mundstück der Steigleitung abreißt und

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- in die Steigleitung absinkt, bis sie dort mit dem Badkennzeichnet, daß der Stopfen (4) in an sich be- spiegel in der Gießpfanne im Sinne der kommuniziekannter Weise über eine die Metal¹ chmelze (9) in renden Röhren auf gleicher Höhe steht. Durch diesen der Kammer (1) durchsetzende Stange (11) betä- 30 Ablauf des Vergießens sind die Taktzeiten zu lange tigbar ist. und überdies untereinander ungleich. Der Vorgang

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kann daher kaum automatisiert werden, und hohe kennzeichnet, daß die Stange (11) von Hand be- Stückzahlen je Zeiteinheit sind schwer zu erreichen,
wegbar ist. Dazu kommt, daß eine schwierig zu wartende

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 35 druckdichte Gießpfanne erforderlich ist. Die Auskennzeichnet, daß die Bewegung der Stange (11) mauerung der Gießpfanne ist überdies teilweise von elektronisch gesteuert ist. der Metallschmelze bespült und teilweise dem Druckgas ausgesetzt. Da sich der Badspiegel beim Gießvor-

gang ständig ändert ist daher die Ausmauerung der

40 Gießpfanne hohen Temperaturwechselbelastungen ausgesetzt. Das macht einerseits eine Auskleidung be-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver- sonderer Qualität erforderlich und führt andererseits gießen von Metallschmelzen in Gußformen mit einer trotz allem zu einem erhöhten Verschleiß. Der in seiaußcrhalb der Gußform angeordneten Steigleitung, ner Höhe wechselnde Badspiegel in der Gießpfanne die am Gießende ein nach oben weisendes Mundstück 45 ist auch selbst wieder Anlaß für die unerwünschterzum Aufsetzen der in steigendem Guß zu füllenden maß^-n unterschiedlich langen Taktzeiten, weil sich je Gußform aufweist, einen horizontalen Leitungsab- nach dem in der Gießpfanne befindlichen Volumen schnitt hat und an die durch einen Stopfen verschließ- der Metallschmelze beim Angleichen der Badspiegel bare Bodenöffnung einer mit der Metallschmelze ge- in Gießpfanne und Steigleitung verschiedene Badspiefüllten Kammer angeschlossen ist. 50 gel einstellen, die eine unterschiedliche Auswirkung

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (deut- des dem über der Metallschmelze bestehend bleibensche Auslegeschrift 1 209 253) ist die mit der Metall- den Raum zugeführten Druckgases auf die Gcschwinschmelze gefüllte Kammer als druckdichte Gieß- digkeit des Gießvorgangs zur Folge hat. So ergeben pfanne ausgeführt. Das Vergießen erfolgt dabei da- sich notwendig nach dem Auffüllen der Gießpfanne durch, daß man in der Gießpfanne über dem Badspie- 55 aus einem Schmelzofen kürzere Taktzeiten, kurz vor gel der Metallschmelze ein Druckgas einführt, mit dem erforderlichen Nachfüllen jedoch längere Tiiktdessen Hilfe nach dem Öffnen des Stopfens, der die zeiten. Selbst bei Verwendung von Stickstoff oder Bodenöffnung der Gießpfanne verschließt, die Metall- Edelgas als Druckgas kommt es beim Antransport der schmelze über die Steigleitung in eine Gußform, z. B. Schmelze vom Schmelzofen und beim Nachfüllen der eine Kokille, gedrückt wird. Bei diesem Niederdruck- 60 Gießpfanne zur Verwirbelung mit Luft und damit wieverfahren (ND-Verfahren) wird als Druckgas Luft, der zur Bildung der unerwünschten Oxydhäute und Stickstoff oder ein Edelgas verwendet. Bei einer einer gewissen Menge von Oxydschaum. Schließlich Weiterbildung des bekannten ND-Verfahrens, dem besteht ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichsogenannten Alumasc-Verfahren, wird nach dem Er- tungen darin, daß bei Druckabbau die Metallschmelze starren des Gußstückes in der Gußform der Über- 65 in der Steigleitung bis zum Ausgleich der Badspiegel drurk in der Gießpfanne aufgehoben, wodurch die unter das Mundstück absinkt. Die Metallschmelze Schmelze am Mundstück der Steigleitung abreißt. steht somit zu Beginn des Gusses nicht unmittelbar am

Die bekannten Vorrichtungen zum Vergießen von Mundstück und damit an der Eintrittsöffnung der