DE3229277A1 - Druck-giessofen - Google Patents

Description

DORNER & HUFNAGEL. PATENTANWÄLTE

LANDWSHRSm >7 8000 MÜNCHBN» T»L. OB»/BOOTK

München, den 2. August I982 /J Anwaltsaktenz.: 194 - Pat.

FUJI ELECTRIC COMPANY, Ltd., 1-1 Tanabeshinden, Kawasaki-ku, Kawasaki-Shi, Kanagawa, Japan

Druck-Giessofen

" Druck-Giessofen "

Die Erfindung betrifft einen Druck-Giessofen mit einem abgeschlossenen Speicherraum für einen schmelzfluss igen Metal.!vorrat , dessen schmelzflüssiqe Oberfläche selektiv mit Druckluft beaufschlagt werden kann, einem Giessraum für das schmelzflussige Metall , welcher mittels eines vom Boden des Speicherraums aufsteigenden Kanals mit dem Speicherraum verbunden und mit einer Giessnasenöffnung in seinem Boden versehen ist , wobei bei einer bestimmten Druckluftbeaufschlagung des Speicherraums , deren Zeitdauer so gewählt ist, dass das schmelzflüssige Metall im Giessraum ein gewünschtes Niveau über dem Giessraumboden erreicht, das schmelzflüssige Metall mit einem gewünschten Mengenstrom durch die Giessnasenöffnung abfliesst.

Die Figur 1 zeigt einen solchen , dem Stande der Technik entsprechenden Druck-Giessofen. Ein solcher Giessofen umfasst einen abgeschlossenen Speicherraum mit einer Eingiessöffnung 1, welche bis zum Boden des Speicherraums 2 reicht, und einen Giessraum 6 für das schmelzflüssige Metall , welcher mittels eines vom Boden des Speicherraums 2 aufsteigenden Kanals 3 mit dem Speicherraum verbunden ist. Der Giessraum 6 hat eine öffnung 4 über,und eine Giessnasenöffnung 5 für das schmelzflüssige Metall in seinem Boden 6a. Das schmelzflüssige Metall 8 wird dadurch durch den Kanal 3 in den Giessraum 6 eingespeist , dass die Oberfläche 8a des schmelzflüssigen Metalls 8 im Speicherraum 2 eine Druckluftbeaufschlagung bestimmter Höhe erfährt , wodurch das schmelzflüssige Metall aus der Giessnasenöf fnung 5 des Giessraums 6 in eine Giessform 9 abfliesst. Die Druckluftbeaufschlagung erfolgt durch einen nichtgezeigten Drucklufterzeuger durch eine Druckluftleitung 7, welche am Oberteil des Speicherraums 2 vorgesehen ist.

Bei diesem Giessofentyp wird das Niveau des schmelzflüssigen Metalls zwischen zwei Giessvorgängen im Giessraum 6 auf einer Höhe gehalten , welche etwas niedriger ist als der Boden 6a des Giessraums , das heisst

auf einem Niveau Lq ( in Figur 1 mit einer Strichlinie eingetragen und in der Folge mit " Vorniveau " bezeichnet ) gelid 11 cn, welches gLwü dom oberen Ende des Kanals 3 entspricht , indem die Oberfläche 8a im Bpeicherraum vom Drucklufterzeuger durch die Druckluftleitung 7 mit einem Luftdruck bestimmter Höhe P beaufschlagt wird.

Für den Giessvorgang wird die Oberfläche 8a des Speicherraums 2 mit einem zusätzlichen Druck Ok P,in der Folge mit " Schiessdruck " bezeichnet, beaufschlagt, und zwar während einer Zeitdauer , welche der Giessmenge und der Höhe H entspricht, um welche das Niveau des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum 6 über die Giessnasenöffnung 5 gehoben werden soll. Das Niveau entsprechend dieser Höhe H ist in Figur 1 mit der VoIllinie L^ angegeben. Auf diese Weise strömt eine gegebene Menge von schmelztlüssigem Metall 8 mit einem gegebenen Mengenstrom W_v^ ( kg/Sek.) durch die Giessnasenöffnung in die Giessform 9.

Hierbei vergehen jedoch mehrere Sekunden nach der Druckbeaufschlagung des Speicherraums 2 um den Schiessdruck Δ P bis , ausgehend vom Vorniveau Lq,das Niveau L^ der Oberfläche im Giessraum 6 erreicht ist, oder bis der Giesstrom ( kg/Sek.) durch die Giessnasenöf fnung 5 einen bestimmten Wert erreicht hat. Ebenso vergeht noch eine längere Giesszeit durch die Giessnasenöffnung 5 , nachdem zur Beendigung des Giessvorgangs der Zusatzdruck & P auf den Speicherraum 2 abgeschaltet ist. Es entsteht deshalb bei einem Giesskommando, bestehend aus der Schiessdruckbeaufschlagung Δ Ρ des Speicherraums 2 , und ebenfalls bei einem Stopkommando, bestehend aus einem Abschalten des Zusatzdruckes Δ P , eine mehrere Sekunden dauernde Ansprechverzögerung , wodurch der GiessVorgang bezüglich Steuerung des Mengenstromes und der GLeswdauor nicht befriedigend ist , und zusätzlich für den Giessvorgang eine verhältnismässig lange Zeit beansprucht wird . Besonders bei automatisierten Giessvorgängen , bei welchen Giessvörgänge sich sukzessive wiederholen , dauert ein Giesstakt recht

lange, so dass die Effizienz dieser Giessabläufc unbefriedigend ist.

Zwecks Vermeidung dieser Nachteile und Unzulänglichkeiten des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung , ausgehend von einem Druckgiessofcn der eingangserwähnten Gattung , einen Druckgiessofen mit hoher Giesspräzision und befriedigender Giesseffizienz vorzuschlagen .

Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Druckgiessofen der eingangserwähnten Art , durch die im Kennzeichen des Anspruchs angeführten Merkmale gelöst.

Zwischen zwei Giessvorgängen liegt das Niveau des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum auf einem Vorniveau , das heisst , etwas tiefer als die Krone des die Giessnasenöffnung umschliessenden Damms. Der Schiessdruck ΔP , mit welchem der Speicherraum für das schmelzflüssige Metall für einen Giessvorgang nunmehr beaufschlagt worden mutir. ist umso qerinyor , je höher das Vorniveau des achiuu 1 '/flüssigen Metal Ih im Giessraum durch das Vorhandensein des Dammes liegen kann , wodurch eine vom Schiessdruck Δ Ρ herrührende Ansprechverzögerung bei einem Giesskommando wesentlich verkürzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 2 bis 7 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen :

Figur 2 , einen Schnitt durch den schematischen Aufbau eines erülndungsgomäsyon DcuckgiessoieiiH ; Figur 3 , ein Diagramm zur Illustrierung des Arbeitsprinzips des Druckgiessofens nach Figur 2 ;

Figur 4 bis Figur 7 , Teil schnitte durch andere Ausgestaltungen eines Hauptteils der Erfindung.

Der vorgeschlagene Druck-Giessofen nach Figur unterscheidet sich von dem schon beschriebenen nach Figur 1 nur durch einen im Giessraum 6 vorgesehenen Damm 10. Die übrigen Teile in den Figuren 1 und 2 entsprechen einander und sind deshalb mit den gleichen

Referenzzahlen versehen. Diese Teile brauchen deshalb nicht nochmals beschrieben zu werden.

Der Damm 10 aus feuerfestem Material erhebt sich vom Boden 6a des Giessraums 6 bis zu einer geeigneten Höhe und umschliesst eine Giessnasenoffnung 5 für das schmelzflüssige Metall in der Nähe dieser Giessnasenof fnung 5.

Dieser in der erwähnten Art und Weise vorgesehene Damm 10 dient dazu, das Niveau des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum 6 , das heisst, ein Vorniveau , auf ein Vorniveau Lq zu bringen, welches um den Betrag

& H höher liegt als das Niveau Lq etwa in Höhe des Bodens 6a des Giessraums 6 im herkömmlichen Giessofen nach Figur 1 ; dieses Niveau Lg ist ebenfalls in Figur LS eingetragen.

Nach dem Lehrsatz von BERNOULLI wird ein Giessmengenstrom W_v ( kg/Sek.) durch die Giessnasenoffnung 5 des Giessraums 6 in diesem Giessofen ausgedrückt durch die Formel

(1) W_v = k χ P V 2g . H χ -3±— d²

In dieser Formel bedeuten :

d : den Durchmesser der Giessnasenoffnung 5 P : das spezifische Gewicht des schmelzflüssigen Metalls 8 Il : das Niveau des schmelzflässigen Metalls

über der Giessnasenoffnung 5 g : die Schwerkraftkonstante k : einen Fliesskoeffizienten. Aus Gleichung (1) geht hervor, dass, bei einem Giessofen mit konstanten Werten für d, P, k , die Oberfläche 8a¹ des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum 6 so einreguliert werden muss, dass sie auf einer Höhe H über der Giessnasenoffnung 5 liegt.

Durch die Wirkung des Damms 10 kann in einem nach Figur 2 aufgebauten Giessofen das Niveau des schmolzflüssigen Metalls im Giessraum 6 vor dem Giessvorgang , das heisst, das Vorniveau , auf dem Niveau LiQ" liegen, welches um die Höhe Δ H höher liegt als

das Vorniveau Lq im herkömmlichen Ofen nach Figur 1 . Um deshalb den gleichen Mengenstrom W_v_[ ( kg/Sek.) zu erhalten wie bei der herkömmlichen Bauart, braucht also der Speicherraum 2 nur mit einem kleinen Schiessdruck J^P' , welcher kleiner ist als Δ^ρ und (H - Δ H) entspricht, beaufschlagt zu werden. Dieser Schiessdruck A P¹ braucht nur so gross zu sein, dass die Metallbadoberfläche 8a¹ leicht angehoben wird, so dass das schmelzflüssige Metall über den Damm 10 ansteigt.

Bei dem vorgeschlagenen Giessofen kann also der Schiessdruck Δ P¹ , mit welchem der Speicherraum 2 zum Erzielen eines Mengenstromes W_v^ beim Giessvorgang beaufschlagt werden muss , entsprechend dem Betrag A H kleiner sein als der Schiessdruck Δ P beim herkömmlichen Giessofen, dies aufgrund des Vorhandenseins des Dammes 10. Deshalb kann die Zeit , welche dazu notwendig ist, die Oberfläche 8a¹ im Giessraum auf das Niveau L-i anzuheben , das heisst um den Betrag H höher als die Giessnasenoffnung 5 , verkürzt werden , in anderen Worten wird nach der Beaufschlagung des Speicherraums 2 mit dem Schiessdruck Δ P¹ der Mengenstrom W_v^ schneller erreicht . Desgleichen wird die Zeit verkürzt , bis der Ausfluss von schtnelzflüssiyem Metall durch die Giessnasenoffnung 5 nach dem Abstellen des Schicssdrucks Δ.Ρ^{1 au}f die Oberfläche 8a des schmelzflüssigen Metalls zum Aufhören kommt , in anderen Worten, der Zeitverzug zwischen einem Stopkommando für den Giessvorgang und dem Aufhören des Metallausflusses wird kleiner. Wird also ein Giessbeginnkommando gegeben, indem die zum Ansteigen der Metalloberfläche 8a' über den Damm 10 im Giessraum 6 notwendige kleine Schiessdruckbeaufschlagung Λ^ρι vorgenommen wird , oder wird das Giessstopkommando gegeben, in dem die im Speicherraum 2 wirksame SchlessdruckbeaufschJayung Δ P" abgestellt wird, so kann der Ansprechverzug bei diesen Kommandos in dem Masse abgekürzt werden , wie der beim herkömmlichen GiassoEemtyp noLwcrul I <ju Schiotssdruck Δ P auf den Schiessdruck ^P¹ abgesenkt werden

kann, day heisst in einem Masse entsprechend dem Wert C± II. Aul diese WeI au erfolgt day Veryiossen dos schmelzflüssigen Metalls praktisch während dem ganzen Giessvorgang mit einem konstanten Menyenstrom , wodurch die Giesygenauigkeit verbessert wird.

Gleichzeitig wird, wie aus vorstehenden Ausführungen hervorgeht, die zum Vergiessen einer gegebenen Menge notwendige Zeit als Folge der Verkürzung der Verzugszeit kürzer, wodurch die Effizienz des Giess-Vorgangs verbessert wird.

Gleichzeitig kann eine Wellenbewegung der Oberfläche dos üchmelzflüsaigen Metalls , welche im Giessraum 6 bei der Sehieasdruckbeaufschlagung des Speicherraums entsteht , auf eine kleine Amplitude reduziert werden indem Schiessdruck in der beschriebenen Weise vermindert wird ; hierdurch wird die Giessgenauigkeit verbessert.

Auch wird durch das Vorhandensein des Dammes das Niveau des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum 6 auf einem hohen Vorniveau gehalten, wodurch ein Temperaturwechsel der feuerfesten Auskleidung des Giessraums 6 vermieden wird und damit auch die Gefahr der Rissbildung an dieser feuerfesten Auskleidung . Desweiteren kann die feuerfeste Auskleidung des Giessraums 6 entsprechend lange auf hohen Temperaturen gehalten werden, wie das im Giessraum 6 gespeicherte , schmelzflüssige Metall mengenmässig zunimmt , so dass Wartungsarbeiten zum Entfernen von an den Seitenwänden des Giessraums 6 haftender Schlacke wirksam durchgeführt werden können. Der im Giessraum 6 vorzusehende Damm 10 kann verschiedenartige Gestalt haben, wie dies aus den Figuren 4 bis 7 hervorgeht.

Zusammenfassend geht aus vorstehenden Ausführungen hervor, dass sich vom Boden des Giessraums für schmelzflüssiges Metall in einem Druck-Giessofen ein Damm bestimmter Höhe erhebt und die im Giessraumboden vorgesehene Giessnasenoffnung umschliesst , dass das Niveau

des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum vor dem Giessvorgang nahe an der Krone des genannten Dammes liegt, dass der erforderliche Schiessdruck zum Erzielen eines bestimmten Mengenstromes beim Giessvorgang sich auf einen kleinen Druck reduziert, welcher notwendig ist, um das schmelzflüssige Metall im Giessraum über die Dammkrone ansteigen zu lassen , dass hierdurch der Ansprechverzug für den Giessvorgang verkürzt wird , wodurch das Vergiessen einer genauen, vorgegebenen Menge gewährleistet ist und somit die Effizienz des Giessvorgangs entscheidend verbessert wird.

Es versteht sich von selbst , dass die erfindungsgemässe Anordnung sich nicht auf den beschriebenen , sogenannten Druck-Giessofen beschränkt , sondern ebenfalls bei Giessöfen mit einer elektro-magnetischen Pumpe zur Einleitung des Giessvorgangs angewandt werden kann.

Claims (1)

1. "Druck-Giessofen" _- Patentanspruch

   Druck-Giessofen mit einem abgeschlossenen Speicherraum (2) für einen schmelzflüssigen Metallvorrat (8) , dessen schmelzflüssige Oberfläche (8a) selektiv mit Druckluft beaufschlagt werden kann, einem Giessraum (6) für das schmelzflüssige Metall (8) ,welcher mittels eines vom Boden des Speicherraums (2) aufsteigenden Kanals (3) mit dem Speicherraum (2) verbunden und mit einer Giessnasenöffnung (5) in seinem Boden (6a) versehen ist , wobei bei einer bestimmten Druckluftbeaufschlagung des Speicherraums (2) , deren Zeitdauer so gewählt ist , dass das schmelzflüssige Metall (8) im Giessraum (6) ein gewünschtes Niveau über dem Giessraumboden (6a) erreicht, das schmelzflüssige Metall (8) mit einem gewünschten Mengenstrom durch die Giessnasenöffnung (5) abfliesst , dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Boden (6a) des Giessraums (6) sich erhebender Damm (10) bestimmter Höhe die Giessnasenöffnung (5) umschliesst, dass das Niveau des schmelzflüssigen Metalls im Giessraum (6) vor dem Giessvorgang etwa um die Höhe des Damms (10) über dem Niveau der Giessnasenöffnung (b) liegt, und dass für den Giessvorgang eine für eine zusätzliche Druckerhöhung im Speicherraum (2) notwendige, der Giesszeit angepasste Druckluftbeaufschlagung des Speicherraums (2) vorgenommen wird.