DE2352248A1 - Vakuumschmelz- und giessofen - Google Patents

Description

LEYBOLD-HERAEUS-GmbH & Co. KG. 5ooo K Ö L iJ 51 Bonner Straße 5o4

"Vakuumschmelz- und Gießofen"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Vakuumschmelz- und Gießofen mit einem Schmelzenbehälter und mindestens einer unterhalb der Ausgießöffnung bzw. Gießschnauze des Schmelzenbehälters angeordneten Gießform, insbesondere mit einem induktiv beheizten Kipptiegel, wobei Schmelzenfoeaälter und Gießform von einer längs einer Flanschverbindung teilbaren Vakuumkammer umgeben sind.

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Öfen der vorstehend beschriebenen Art können kontinuierlich, d.h. ohne Öffnen der Vakuumkammer, nur dann betrieben werden, wenn sowohl für die Beschickung des Sehmelzenbehälters als auch für die Entnahme der Gußstücke Schleuseneinrichtungen vorhanden sind. Diese Schleuseneinrichtungen sind einschließlich ihrer Antriebe und Steuerungen hochkomplizierte Einrichtungen, und zwar schon wegen der erforderlichen Abdichtung der Schleusenventile. Hinzu kommen die für einen Transport der Gußstücke erforderlichen Transporteinrichtungen, durch welche ein Ofen der eingangs angegebenen Art weiter verteuert wird. Dies gilt insbesondere für Öfen, die zur Herstellung großvolumiger und/ oder komplizierter Gußstücke dienen.

Zur Vermeidung aufwendiger Ofenkonstruktionen sieht man daher häufig solche Öfen vor, die für einen chargenweisen Schmelz- und Gießbetrieb ausgelegt bzw. eingerichtet sind. Diese besitzen zwar meist noch eine relativ einfache, als Schleuse ausgebildete Chargiereinrichtung für den Schmelzenbehälter, jedoch werden die Gußstücke einzeln oder zu mehreren nach Öffnen der Vakuumkammer entnommen. Zu diesem' Zweck wird die Vakuumkammer teilbar ausgebildet, wobei der bewegliche KanLnerteil zweckmäßig als Kammerdeckel bezeichnet wird. Ein Öffnen der Vakuumkammer wird allerdings auch bei kontinuierlich betreibbaren, d.h. mit vollständigen Schleuseneinrichtungen versehenen Öfen von Zeit zu Zeit zu Inspektions- und Reparaturarbeiten erforderlich.

Durch die US-PS 2 966 7o9 ist ein diskontinuierlich betreibb§trer Ofen der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei dem die von der Flanschverbindung beschriebene Dichtebene der Kammerteile horizontal ausgerichtet ist. Bei einer solchen Anordnung ist zwar eine leichte Beschickungsmöglichkeit des Sehmelzenbehälters von oben

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durch herkömmliche Lasthebemittel gewährleistet« Eine seitliche Zugänglichkeit zum Schmelzenbehälter ist jedoch ausgeschlossen, und für die Entnahme der Gießformen mit den Gußstücken ist eine zusätzliche, relativ enge Beschickungs- und Entnahmeöffnung vorgesehen, die den Einsatz von Lasthebemitteln und Transporteinrichtungen wie Hubförderern außerordentlich erschwert, wenn nicht ■ gar unmöglich macht Der bekannte Ofen ist daher nur für Spezialzwecke und einen geringen Durchsatz geeignet. Ähnliche Einschränkungen gelten auch für den Gegenstand der DT-AS 1 o39 2oo, dessen Konstruktionsprinzip zwar für große Durchsätze geeignet ist, aber ebenfalls nicht den Einsatz von Förder- und Transporteinrichtungen von der Seite her erlaubt.

Durch die DT-AS 1 o61 485 ist außerdem ein Ofen der eingangs beschriebeneu Art vorbekannt, bei dem die von der Flanschverbindung beschriebene Dichtebene vertikal ausgerichtet ist. Der sogenannte Kammerdeckel umschließt praktisch das gesamte Kammervolumen und ist in horizontaler Richtung verfahrbar gelagert. Eine solche Lösung ist jedoch mit vernünftigem Aufwand nur dann tragbar_p wenn am Kammerdeckel keine anderea Einrichtungsteile befestigt sind. Sämtliche Kammereinbauten sind daher an einer entsprechend kräftig ausgebildeten vertikalen V/and auf Konsolen ausladend befestigt. Diese Bauweise verbietet sich dann, wenn die unterhalb des Schmelzenbehälters befindliche Gießform entweder durch die Kammerwand nach außen geführt werden muß (z.B. für Zwecke des Stranggießens) oder wenn beispielsweise Gießformen verwendet werden sollen, die auf einem angetriebenen Revolver aufgestellt werden müssen.

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Durch den Heraeus-Prospekt N4 "Induktionsbeiaeizte Vakuumöfen" aus dem Jahre 1964 ist ferner eine Ofenkonstruktion bekanntj bei der die von der Flanschverbindung beschriebene Diclitebene vertikal ausgerichtet und der Kammerdeckel relativ flaefe ausgebildet ist. Der ortsfeste Kammerteil ist dabei nur von der Seite, nicht aber von oben ungehindert zugänglich. Infolgedessen ist der sehr schwere Schmelzeiibehälter einschließlich der Induktionsspule mit ihren Kühlwasser- und Stromzu:?ührungen großen Querschnitts an dem beweglichen Kammerdeckel befestigt, so daß sich hierdurch besondere Probleme ergeben.

Schließlich ist es durch die US-PS 3 148 237 auch bekannt, die von der Flanschverbindung beschriebene Dichtebene unter einem spitzen Winkel zur Vertikalen anzuordnen. Hierbei wurde jedoch die Schräglage der Flanschverbindung so gewählt, daß sowohl die Zugänglichkeit des Schmelzenbehäiters als auch diejenige der Gießform von obers, zusätzlich behindert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_s einen Vakuumschmelz- und Gießofea der eiagangs beschriebenen Art anzugeben_t der sieh bei leichter Bedienbarkeit durch einen außerordentlich geringen Konstraktlöasaufwand vom Stande der Teciiaik unterscheidet.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß die von der Flanschverbindung beschriebene Dieht@ben© unter eines solchen Winkel zur Senkrechten geneigt ist, daß bei geöffneter Vakuumkammer Sefemelzenbehält@r «Hd Gießform sowohl von oben als auch von der Seite fa®v ©!ine Behinderung durch die Kammerwände zugänglich siEtiL Eine solche Lösung unterscheidet sich von dem Gegenstand der US-PS 3 148

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im Prinzip dadurch, daß die Biehtebene eine genau entgegengesetzte Schräglage einnimmt« Die sich hierbei ein stellenden Vorteile ergeben sich bereits aus den weiter oben gemachten Ausführungen; sie sind jedoch weiter unten im Zusammenhang mit der Detailbeschreibung noch näher erörtert»

Die Winkelstellung der Dichtebene zur Senkrechten kann innerhalb eines gewißen Bereiches veränderbar gestaltet v/erden. Geeignet sind Winkellagen zwischen 3o und 6o°, vorzugsweise zwischen 4o und 5o° zur Senkrechten.

Um den Kammerdeckel auch bei dieser, aus dem Rahmen des Üblichen fallenden Lösung ohne Gleitbewegung innerhalb der Dichtfläche von dem ortsfesten Kammerteil abheben zu können, wird gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen, daß der Vakuumkammer ein auf Schienen verfahrbares Fahrgestell···, zugeordnet ist, an welchem der bewegliche Kammerteil an Lenkern aufgehängt ist, wobei das Fahrgestell mit Mitteln versehen ist, durch welche der bewegliche Flansch zwaagsgeführt in senkrechter Richtung von dem ortsfesten Flansch abhebbar ist. Zweekmäßigerweise itfird dabei die Konstruktion so gewählt, daß die Mittel zur Zwangsföteuag des ©ytsbeiieglicfeen Flansches auf dea Schienen aa der Stell© der Eadlage des Fahrgestells angebracht© Kurvenstück© siod^ derea Auslaufend© an der Übergangsstelle iß ui® Sc&iea® senkrecht zur Dichtflache verläuft.

einleitend geaannte Ausdruck "Gießform⁰¹' schließt all© möglichen Vorrichtung©» eia_p is denem ursprünglich geschmolzenes Metall eiaer Effstarrung bzwο Kristallisation

Eingesefalossea siHd Z₀B₀ Kokillen für Einfach-= und Metefacfefo^meia für ,, _ä^_äm^^ ^Jr ein© gerichtet© rotierende Formen für ScSaIeudlergwß wmd Tlegelaias

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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung sei nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht einer vollständigen

Ofenanlage senkrecht zur Bewegungsrichtung des Kammerdeckels,

Figur 2 eine Draufsicht auf den Gegenstand nach

Figur 1 bei geöffnetem Kammerdeckel und

Figur 3 eine Seitenansicht (Einblick) in den orts

festen Teil der Vakuumkammer parallel zur Bewegungsrichtung des Kammerdeckels.

In den Figuren ist mit Io eine Vakuumkammer bezeichnet, die aus einem ortsfesten Unterteil 11 und einem beweglichen Kammerteil bzw. Kammerdeckel 12 besteht. Die beiden Kammerteile 11 und 12 sind im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgeführt; die Symmetrieachse ist in Figur 1 mit 13 bezeichnet. Im ortsfesten Unterteil II ist ein um eine horizontale Achse kippbarer Schmelzenbehälter 14 angeordnet, dem eine in den Figuren nicht dargestellte Induktionsspule mit Stromversorgung zageordaet ist. Der Schmelzenbehälter 14 ist in einem Kippgestell 15 in der Weise aufgehängt, daß ein Entleeren des Seliiä©ls©nbelsälters über eine Gießschnauze 16 möglich ist. Die hierfür benötigte Eippachse ist mit 17 bezeichnet (Figur 2)»

'Dem Schmelzenbehälter 14 sind zwei Eiabilciseinrichtungen 18 für die Beobachtung des BehälterInhalts und seises Zustandes zugeordnet. Unterhalb der Gießsefaaawze 16 befindet sich mindestens eine Gießform 19 bzw«, 2©₀ Ie Figur 2 Ist oberhalb einer Symmetrielinie 21 die- Hälfte eines Tiegelrevolvers 22 dargestellt, auf dem sich mehrere Gießformen 19 für Formgußteile befinden«, Der Tiegelrevolver 22

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ist mittels eines nicht gezeigten Antriebes ia der Weise drehbar ausgebildet, daß jeweils eine der Gießformen zum Zwecke des Abgießens unter die Gießschnauze 16 gebracht werden kann«, In Figur 2 nimmt die Gießform 19a diese Position ein« In Figur 2 ist unterhalb der Symmetrielinie 21 eine Gießform 2o in Form einer Stranggießkokille dargestellt, deren senkrechte Achse sich -ebenfalls unterhalb der Gießschnauze 16 befindet,, Sowohl der Antrieb für den Tiegelrev®lver 22 als auch ein zylindrischer Kesselschuß 23 für die Aufnahme der Gießform 2o sind am ortsfesten Unterteil 11 nach außen geführt bzw«, angeschweißt (Figur IK. Die Öffnung des Unterteils 11 ist von einem ringförmigen,, ortsfesten Flansch 24 umgebesij, der mit einem Flansch 25 des beweglichen ICasamerteils 12 susammenw-irkto Die Flansche 24 und 25 bilden die sogenannte Flanschverbindung 26.

Die Symmetrieachse 13 und die Syeaetrieliaie 21 liegera in einer senkrechten Ebene, weiche gleichzeitig Symmetrieebene für beiderseits der Ofenaalag© angeordnete Schienen 27 ist« Die Schienen 27 sind auf einem rahmenförmigen Gestell 28 befestigt, welches etwas unterhalb der halben Anlagenhöhe auf Stützsäulen 29 ruht. Auf den Schieuea 27 ist ein FalirgestelltSo angeordnet, welches aus swei Seitenrahmen 31 und die Seitenrahmen verbindenden Querträgern 32 besteht. Die Seitenrahmen 31 besitzen untere Längsträger 33, an denen Rollen 34 befestigt sindο Der bewegliche Kammerteil ist an den Seitenrahmen 31 des Fahrgestells 3o über in der LäEge versteilbar© _s pendelnd atafgelängte Lenker 35 befestigt« Diese Lenker-schaffen die erforderlichen Freiheitsgrade für die zuverlässige Abdichtung der ^c Flanschverbindung 26»

Die Vakuumkammer Io ist noch mit ©iaei* Eeihe weiterer Anschlußflansche für den Anschluß ?ob im einzelnen nicht dar-

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gestellten Betriebseinrichtungen versehen. So dient die Flanschverbindung 36 für den Anbau einer Chargiervorrichtung für den Schmelzenbehälter 14. Auch die Flanschverbindung 37 dient dem Einbau einer Chargiereinrichtung. Die Flanschverbindung 38 ist für den Anschluß an die für den Schmelzbetrieb erforderliche Evakuierungseinrichtung vorgesehen.

Auf den Schienen 27 sind ortsfeste Kurvenstücke 39 angebracht, welche in der Seitenansicht (Figur 1) die Form von ungleichseitigen Dreiecken haben. Beim Verfahren des Fahrgestells 3o mit dem beweglichen Kammerteil werden die Rollen 34 zwangsläufig über diese Kurvenstücke hinweg bewegt, so daß das bewegliche Kammerteil 12 außer einer Horizontalbewegung auch eine überlagerte Hubbewegung ausführt. Die resultierende Bewegungsrichtung wird dabei durch eine entsprechende Ausbildung und räumliche Anordnung der Kurvenstücke 39 so gewählt, daß der bewegliche Kammerteil 12 in der ersten Phase seiner Öffnungsbewegung einen Hub ausführt, der parallel zur Symmetrieachse 13 verläuft. Die Stellung des Fahrgestells 3o und des beweglichen Kammerteils 12 vor Beginn der Hubbewegung, d.h. bei geschlossener Vakuumkammer Io ist in der rechten Hälfte der Figur 1 dargestellt. Bei einem Verfahren des Fahrgestells 3o in die in Figur 1 gestrichelt dargestellte Position muß das Fahrgestell zunächst die Kurvenstücke 39 überwinden, wodurch die Flanschverbindung 26 gelöst wird •kann» ohne daß Gleitbewegungen der Flansche 24 und 25 aufeinander auftreten können. Die Bezugszeichen des in Figur 1 gestrichelt dargestellten Teils der Anlage wurden mit 12', 25' etc. entsprechend den übrigen . Bezugszeichen gewählt. Aus Figur 1 ist zu entnehmen,

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daß die Verfahrbarkeit des beweglichen Kammerteils mit außerordentlich geringen Mitteln bewerkstelligt wurde. Etwaige Einbauten, wie sie z.B. in dem eingangs genannten Heraeus-Prospekt offenbart sind, und die ein großes Gewicht besitzen, sind in dem verfahrbaren Teil der Anlage nicht enthalten. Verfahrbar ist praktisch nur der Kammerdeckel mit Fahrgestell, Antrieb und evtl. Kühlwasserleitungen für den Kammerdeekel sowie Stromanschlüssen für evtl. Hilfseinrichtungen (Fahrantrieb, Chargiereinrichtungen etc.). Auf eine besondere Kokillenkammer und einen Kokillenwagen für das seitliche Verfahren der Gießformen kann verzichtet werden.

Figur 2 ist zu entnehmen, daß sämtliche wichtigen Einbauteile des ortsfesten Unterteils 11 von oben einwandfrei zugänglich sand. Beschickung, Entnahme, Inspektion und Reparaturen können jederzeit von oben ausgeführt werden. Der Einsatz von Lasthebemitteln wie Kranbrücken etc. ist ungehindert möglich. Aus Figur 3 ist außerdem zu entnehmen, daß auch ein seitlicher Zugang z.B. zum Zwecke einer Entnahme der gefüllten Gießformen ungehindert möglich ist. Hierfür können beispielsweise bevorzugt Gabelstapler etc. eingesetzt werden. Die Flurhöhe der Querträger 32 ist dabei durch eine entsprechende Höhe der Sjtützsäulen 29 und des Rahmens 28 so gewählt, daß ein Gabelstapler ohne weiteres unter dem Fahrgestell hindurchfahren kann. Dieser Vergleich vermittelt ein ungefähres Bild von der Größe der Anlage und zeigt, mit welch"relativ einfachen Mitteln eine Anlage dieser Größe gestaltet werden kann.

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- Io -

Claims (4)

Ansprüche;

1. Vakuumschmelz- und Gießofen mit einem Schmelzenbehälter und mindestens einer unterhalb der Ausgießöffnung bzw. Gießschnauze des Schmelzenbehälters angeordneten Gießform, insbesondere mit einem induktiv beheizten Kipptiegel, wobei Schmelzenbehälter und Gießform von einer längs einer Flanschverbindung teilbaren Vakuumkammer umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Flanschverbindung (26) beschriebene Dichtebene unter einem solchen Winkel zur Senkrechten geneigt ist, daß bei geöffneter Vakuumkammer (lo) Schmelzenbehälter

(15) und Gießform 19,2o) sowohl von oben als auch von der Seite her ohne Behinderung durch die Kammerwände zugänglich sind.

2. Vakuumschmelz- und Gießofen nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß die Dichtebene unter einem Winkel von 3o - 6o°, vor
Senkrechten geneigt ist.

Winkel von 3o - 6o°, vorzugsweise 4o - 5o° zur

3. Vakuumschmelz- und Gießofen,nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumkammer (lo) ein auf Schienen (27) verfahrbares Fahrgestellt (3o) zugeordnet ist, an welchem der bewegliche Kammerteil (12) an Lenkern (35) aufgehängt ist, wobei das Fahrgestell mit Mitteln versehen ist, durch welche der bewegliche Flansch (25) zwangsgeführt in senkrechter Richtung von dem ortsfesten Flansch (24) abhebbar 1st.

4. Vakuumschmelz- und Gießofen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Zwangsführung des beweglichen Flansches (25) auf den Schienen an der Stelle der Endlage des Fahrgestells angebrachten Kurvenstücke (39) sind, deren Auslaufende an der Übergangsstelle in die Schiene senkrecht zur Dichtfläche verläuft.

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